DE102004029081A1 - Device for processing a substrate by means of at least one plasma jet - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (10) zur Bearbeitung eines Substrates (11) mittels mindestens eines Plasma-Jets (13), umfassend ein Behältnis (15), durch welches ein Trägergas entlang einer Strömungsrichtung (x) hindurchströmt, und umfassend eine erste Elektrode (17) und eine zweite Elektrode (18). DOLLAR A Die Besonderheit besteht darin, dass die beiden Elektroden (17, 18) durch wenigstens eine dielektrische Barriere (15) voneinander getrennt sind, dass zwischen den Elektroden (17, 18) zur Erzeugung eines Atmosphärendruck-Glimmentladungs-Plasmas eine Wechselspannung angelegt wird und dass die erste Elektrode (17) von der zweiten Elektrode (18), bezogen auf die Strömungsrichtung (x) des Trägergases, axial (L) und radial (R) beabstandet ist.The invention relates to a device (10) for processing a substrate (11) by means of at least one plasma jet (13), comprising a container (15) through which a carrier gas flows along a flow direction (x), and comprising a first electrode ( 17) and a second electrode (18). DOLLAR A The special feature is that the two electrodes (17, 18) by at least one dielectric barrier (15) are separated from each other, that between the electrodes (17, 18) for generating an atmospheric pressure glow discharge plasma, an AC voltage is applied and the first electrode (17) is axially (L) and radially (R) spaced from the second electrode (18) with respect to the flow direction (x) of the carrier gas.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bearbeitung eines Substrates mittels mindestens eines Plasma-Jets gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.The The invention relates to a device for processing a substrate by means of at least one plasma jet according to the preamble of the claim 1.

Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung gemäß der DE 197 22 624 C2 , die auf die Anmelderin zurückgeht. Dort ist eine Vorrichtung zur Erzeugung einer Vielzahl von Niedertemperatur-Plasma-Jets beschrieben. Die Plasma-Jets werden unter Ausnutzung von Hohlkathoden-Entladungen erzeugt. Öffnungen in Einzel-Hohlkathoden und in der Anode bilden miteinander axial fluchtende Bohrungspaare. Die Plasma-Jets durchstoßen jeweils einen Bereich zwischen der Kathodenbohrung und der Anodenbohrung und erstrecken sich über die Bohrungsbereiche hinaus in einen Prozessraum hinein. Mit der Vorrichtung des Standes der Technik wird eine homogene Disposition einer funktionalen Schicht auf einem bahnförmigen und gegebenenfalls temperaturempfindlichen Substrat möglich.The invention is based on a device according to the DE 197 22 624 C2 , which goes back to the applicant. There is described an apparatus for generating a plurality of low temperature plasma jets. The plasma jets are generated by utilizing hollow cathode discharges. Openings in single hollow cathodes and in the anode form axially aligned pairs of holes. The plasma jets each pierce a region between the cathode bore and the anode bore and extend beyond the bore regions into a process space. With the device of the prior art, a homogeneous disposition of a functional layer on a web-shaped and optionally temperature-sensitive substrate is possible.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 derart weiterzubilden, dass mit ihr auch bei Arbeitsdrücken im Bereich des Atmosphärendrucks unter Ermöglichung einer großen Bearbeitungstiefe in effizienter Weise Plasma-Jets erzeugbar sind.outgoing From this prior art, the invention is based on the object a device according to the preamble of claim 1 such that with her even at working pressures in Range of atmospheric pressure under possibility a big one Machining depth can be generated efficiently plasma jets.

Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruches 1, insbesondere mit denen des Kennzeichenteils, und ist demgemäß dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Elektroden durch wenigstens eine dielektrische Barriere voneinander getrennt sind, dass zwischen den Elektroden zur Erzeugung eines Atmosphärendruck-Glimmentladungs-Plasmas eine Wechselspannung angelegt wird, und dass die erste Elektrode von der zweiten Elektrode bezogen auf die Strömungsrichtung des Trägergases axial und radial beabstandet ist.The Invention solves This object with the features of claim 1, in particular with those of the license plate part, and is accordingly characterized in that the two electrodes through at least one dielectric barrier are separated from each other that between the electrodes for generating an atmospheric pressure glow discharge plasma an AC voltage is applied, and that the first electrode from the second electrode related to the flow direction the carrier gas axially and radially spaced.

Das Prinzip der Erfindung besteht zunächst darin, anstelle einer Hohlkathoden-Entladung, wie sie der Stand der Technik vorschlägt, eine Atmosphärendruck-Glimmentladung vorzusehen. Ein Atmosphärendruck-Glimmentladungs-Plasma erfordert eine dielektrische Barriere zwischen den beiden Elektroden und stellt im Vergleich zur Hohlkathoden-Entladung ein völlig anderes physikalisches Prinzip der Plasmaerzeugung dar, welches zu einer anderen Art von Plasma führt. Der Begriff „Atmosphärendruck-Glimmentladungs-Plasma" macht in diesem Zusammenhang deutlich, dass dieses Plasma auch bei Atmosphärendruck brennen kann und die Vorrichtung entsprechend bei Atmosphärendruck betrieben werden kann. Möglich und sinnvoll sind Arbeitsdrücke im Bereich zwischen 50 mbar und 10 bar.The The principle of the invention is first, instead of a Hollow cathode discharge, as proposed in the prior art, a Atmospheric pressure glow discharge provided. An atmospheric pressure glow discharge plasma requires a dielectric barrier between the two electrodes and represents a completely different compared to the hollow cathode discharge physical principle of plasma generation, which is another Type of plasma leads. The term "atmospheric pressure glow discharge plasma" makes in this Context clearly that this plasma is also at atmospheric pressure can burn and the device operated accordingly at atmospheric pressure can be. Possible and useful are working pressures in the range between 50 mbar and 10 bar.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung unterscheidet sich somit von der Vorrichtung gemäß der DE 197 22 624 C2 , die herkömmlich nur unter Einsatz einer Vakuumpumpe bei einigen mbar betrieben werden kann. Die beim Stand der Technik erforderliche Vakuumpumpe kann erfindungsgemäß entfallen.The device according to the invention thus differs from the device according to the DE 197 22 624 C2 , which can be operated conventionally only by using a vacuum pump at some mbar. The required in the prior art vacuum pump can be omitted according to the invention.

Zwar ist theoretisch mit der Vorrichtung gemäß der DE 197 22 624 C2 ein Betrieb auch bei höheren Arbeitsdrücken denkbar. Die Entladungskanäle müssen dann allerdings, unter Berücksichtigung der freien Weglänge der Elektronen, einen sehr geringen Durchmesser im Bereich von einigen μm aufweisen, was zu einer aufwändigen Konstruktion führt. Es würden dann aber auch keine Plasma-Jets erzeugt, sondern Mikrohohlkathoden-Entladungen.Although theoretically with the device according to the DE 197 22 624 C2 an operation even at higher working pressures conceivable. However, the discharge channels must then, taking into account the free path of the electrons, have a very small diameter in the range of a few microns, resulting in a complex construction. But then no plasma jets would be generated, but micro hollow cathode discharges.

Die mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung beabsichtigte Bearbeitung von Substraten, insbesondere auch mit großen Substratflächen, sowie von Substraten, die eine besondere Topografie aufweisen und eine große Bearbeitungstiefe erfordern, ist mit der bekannten Vorrichtung nicht möglich.The intended with the device according to the invention Processing of substrates, especially with large substrate surfaces, as well of substrates that have a particular topography and a size Require processing depth is not with the known device possible.

Als Plasma-Jet im Sinne der Erfindung wird ein Atmosphärendruck-Glimmentladungs-Plasma bezeichnet, welches bei optischer Betrachtung im Betriebszustand der Vorrichtung eine Jet- oder Strahlform aufweist und aus der Vorrichtung heraus, insbesondere aus dem Behältnis heraus extrahiert ist und sich bis zu einem distanziert von der Vorrichtung angeordneten Substrat erstreckt. Anzumerken ist, dass das Substrat während der Bearbeitung durch die Vorrichtung stationär angeordnet sein kann oder relativ zu der Vorrichtung eine Bewegung durchlaufen kann.When Plasma jet in the sense of the invention is called an atmospheric pressure glow discharge plasma, which when viewed optically in the operating state of the device has a jet or jet shape and out of the device, in particular from the container is extracted out and distanced itself from the Device arranged substrate extends. It should be noted that the substrate during the processing by the device may be arranged stationary or relative to the device can undergo a movement.

Als Bearbeitung eines Substrates im Sinne der Erfindung wird jegliche Behandlung, insbesondere Oberflächenbehandlung, eines Substrates, insbesondere eine Beschichtung, Strukturierung (Lithografie), Reinigung oder Modifikation der Substratoberfläche beziehungsweise des Substrates verstanden. Der Plasma-Jet ist ein kalter, chemisch reaktiver Plasma-Jet, der bei geringen Temperaturen von wenigen 10° C brennt. Jedem Plasma-Jet werden bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung die chemisch reaktiven und physikalisch angeregten Spezies mit Hilfe einer dielektrisch behinderten Primärentladung bereitgestellt.When Processing a substrate within the meaning of the invention will be any Treatment, in particular surface treatment, a substrate, in particular a coating, structuring (Lithography), cleaning or modification of the substrate surface or of the substrate understood. The plasma jet is a cold, chemical reactive plasma jet, which at low temperatures of a few 10 ° C burns. Each plasma jet in the inventive device, the chemically reactive and physically excited species using a dielectric handicapped primary discharge provided.

Zum ergänzenden und vertieften Verständnis der Erfindung wird im Folgenden ein Überblick über eine Vielzahl weiterer Vorrichtungen des Standes der Technik gegeben, die mit Bogenentladungen arbeiten. Bei Bogenentladungen befindet sich jedoch zwischen der ersten und der zweiten Elektrode keine dielektrische Barriere, so dass es sich um nicht vergleichbare Plasmen handelt.For a supplementary and in-depth understanding of the invention, an overview of a large number of other devices of the prior art is given below, with arc discharges work. In the case of arc discharges, however, there is no dielectric barrier between the first and the second electrode, so that they are incomparable plasmas.

Die Plasma-Jets in Form von Bogenentladung sind schon seit langer Zeit bekannt. Unterschiedliche Varianten und Anwendungen sind Gegenstand von zahlreichen Patentschriften. In der US 5,272,979 wird z.B. eine Vorrichtung beschrieben, in der eine Bogenentladung zwischen einer Innenelektrode und einer Außenelektrode gezündet wird. Sie überträgt die elektrische Energie auf einen Gasfluss der in Form eines Plasma-Jets aus einer Austrittsdüse austritt und zu einem Substrat geführt wird. Ein derartiger Plasma-Jet wird zur Strukturierung oder Reinigung von lithographischen Platten eingesetzt. Eine ähnliche Vorrichtung für lithografische Zwecke ist in der US 5,062,364 gegeben. Eine weitere Vorrichtung, die sich auf eine verbesserte Gasführung konzentriert ist in der US 6,408,755 beschrieben.The plasma jets in the form of arc discharge have been known for a long time. Different variants and applications are the subject of numerous patents. In the US 5,272,979 For example, a device is described in which an arc discharge between an inner electrode and an outer electrode is ignited. It transfers the electrical energy to a gas flow which emerges from an outlet nozzle in the form of a plasma jet and is conducted to a substrate. Such a plasma jet is used for structuring or cleaning lithographic plates. A similar device for lithographic purposes is in US 5,062,364 given. Another device that is focused on improved gas guidance in the US 6,408,755 described.

Eine wesentliche Rolle spielt bei den Vorrichtungen des Standes der Technik auch die Art und Weise der Gaszuführung in die Vorrichtung. Damit befasst sich z.B. die WO 01/43512. Das Gas wird hier in die Entladungszone unter einem bestimmten azimuthalen und axialen Winkel eingeführt, so dass es zur Entstehung einer Verwirbelung des Gasflusses kommt. Dies führt zur Erhöhung der Effizienz der Wechselwirkung der Entladung mit dem Gas. Diese Vorrichtung findet bei der Reinigung von Walzen und Bändern Anwendung (vgl. EP 1 170 066 ).An essential role also plays in the devices of the prior art, the way the gas supply into the device. For example, WO 01/43512 deals with this. The gas is introduced here into the discharge zone at a certain azimuthal and axial angle, so that there is a turbulence of the gas flow. This leads to an increase in the efficiency of the interaction of the discharge with the gas. This device is used in the cleaning of rollers and belts application (see. EP 1 170 066 ).

Ein „Atmospheric-pressure Plasma jet" gemäß US 5,961,772 weist neben einem sich verengenden Düsenbereich auch einen koaxialen Raum zwischen der Innenelektrode und der Außenelektrode auf, in dem das Trägergas auf einer wesentlich längeren Strecke als in der zuvor diskutierten Vorrichtung behandelt wird. Unter Anwendung von Helium wird die Vorrichtung in dem „Atmospheric Pressure Glow Discharge (APGD)-Modus betrieben. Das bedeutet, dass sich in dem koaxialen Raum ein nichtgleichgewichtiges, relativ kaltes (Gastemperatur unter 250°C) Plasma mit hoher in metastabil angeregten Spezies gespeicherter Energie ausbildet, das die Erzeugung eines langen Plasma-Jets erlaubt. Die Ergänzung dieser Vorrichtung mit Mitteln zur Zuführung des Prozessgases in der Nähe der Austrittsdüse gemäß WO 99/20809 ermöglicht die Erzeugung eines chemisch reaktiven Plasma-Jets. Dabei vermeidet man die Einführung des Prozessgases zusammen mit dem Trägergas, um die chemischen Reaktionen der Primärentladung mit den Elektroden oder die Schichtabscheidung auf den Elektroden zu vermeiden und um das Quenchen der metastabil angeregten Spezies in diesem Bereich auszuschließen.An "Atmospheric-pressure plasma jet" according to US 5,961,772 In addition to a narrowing nozzle area, it also has a coaxial space between the inner electrode and the outer electrode, in which the carrier gas is treated at a substantially longer distance than in the previously discussed apparatus. Using helium, the device is operated in the Atmospheric Pressure Glow Discharge (APGD) mode. This means that in the coaxial space a non-equilibrium, relatively cold (gas temperature below 250 ° C) plasma is formed with high energy stored in metastable excited species that allows the generation of a long plasma jet. The addition of this device with means for supplying the process gas in the vicinity of the outlet nozzle according to WO 99/20809 enables the production of a chemically reactive plasma jet. This avoids the introduction of the process gas together with the carrier gas in order to avoid the chemical reactions of the primary discharge with the electrodes or the layer deposition on the electrodes and to exclude the quenching of metastable excited species in this area.

Die parasitäre Schichtabscheidung, Überhitzung sowie der chemische Angriff der Entladungselektroden sind ernste Probleme bei allen Vorrichtungen zur Erzeugung von chemisch reaktiven Plasma-Jets. In der WO 01/40543 wird das Problem mit Hilfe eines an der Fläche der Außenelektrode geführten innerten Hüllgases gelöst, das die Zone des mit Prozessgas erzeugten Plasmas von der Elektrodenfläche trennt.The parasitic Layer deposition, overheating as well as the chemical attack of the discharge electrodes are serious Problems with all devices for the production of chemically reactive Plasma jets. In WO 01/40543 the problem with the help of a on the surface the outer electrode out internal envelope gas solved, which separates the zone of plasma generated by the process gas from the electrode surface.

Die häufig in der Literatur beschriebene Lösung für die Bereitstellung des Prozessgases ist eine direkte Zuführung in die Zone des Plasma-Jets, wie z.B. die Zuführung eines kohlenstoffhaltigen Monomers zum Aufbau von Diamantfilmen mit einer Methode und einer Vorrichtung nach EP 0388861 .The solution for providing the process gas, which is often described in the literature, is a direct supply to the plasma jet zone, such as the delivery of a carbonaceous monomer to build up diamond films by a method and apparatus EP 0388861 ,

Der Nachteil der zahlreichen, zuvor beschriebenen Vorrichtungen, die mit Bogenentladungen arbeiten, ist, dass eine direkte Stromverbindung zwischen den zwei elektrisch nur durch das Plasma voneinander getrennten Elektroden entsteht. Bereits kleine Variationen des Elektrodenabstandes oder der Beschaffenheit der Elektrodenoberfläche führen zur Fokussierung der Entladung und Entstehung eines Hot-Spots oder anderer Arten von räumlichen Inhomogenitäten.Of the Disadvantage of the numerous devices described above, the Working with arc discharges, that is a direct power connection between the two electrically separated only by the plasma Electrodes are created. Already small variations of the electrode distance or the nature of the electrode surface lead to the focusing of the discharge and emergence of a hot-spot or other types of spatial Inhomogeneities.

Zur Vermeidung dieser Nachteile sind darüber hinaus Vorrichtungen bekannt, die zwischen den beiden Elektroden eine dielektrische Barriere vorsehen. So ist beispielsweise in der 2 der US 2002/0097295 eine Vorrichtung beschrieben, in der zwei Elektroden, die „up-stream" Elektrode 1 und die „down-stream" Elektrode A, auf einem gemeinsamen dielektrischen Rohr angebracht sind. Die beiden Elektroden 1, A, sind im Wesentlichen hülsenförmig ausgebildet und umgeben das dielektrische Rohr. Sie sind axial voneinander beabstandet. Die primäre Entladung 4 bildet sich in der axialen Richtung zwischen den beiden Elektroden aus und kann in einen Plasma-Jet 5b übergehen, vorausgesetzt, man wählt geeignete geometrische Dimensionen und Betriebsparameter. Die Erzeugung von Plasma-Jets ist jedoch nicht vorrangiges Ziel der in dieser Patentanmeldung beschriebenen Vorrichtung. Ein Problem dieser Anordnung ist im Übrigen, dass die Zündstrecke zwischen den Elektroden innerhalb und außerhalb des Rohrs gleich lang ist und somit eine parasitäre Entladung in dem Außenbereich nicht auszuschließen ist.In order to avoid these disadvantages, devices are also known which provide a dielectric barrier between the two electrodes. For example, in the 2 US 2002/0097295 describes a device in which two electrodes, the "up-stream" electrode 1 and the "down-stream" electrode A, are mounted on a common dielectric tube 1 , A, are substantially sleeve-shaped and surround the dielectric tube. They are axially spaced from each other. The primary discharge 4 Forms in the axial direction between the two electrodes and can be in a plasma jet 5b assuming that one chooses suitable geometrical dimensions and operating parameters. However, the generation of plasma jets is not a primary objective of the device described in this patent application. Incidentally, a problem with this arrangement is that the firing distance between the electrodes inside and outside the tube is the same length, and thus a parasitic discharge in the outer region can not be ruled out.

Von diesem Nachteil befreit sind unterschiedliche, aus der Literatur bekante koaxiale Anordnungen der Elektroden mit einer ebenfalls koaxial angeordneten dielektrischen Barriere zwischen den Elektroden.From freed from this disadvantage are different, from the literature bekante coaxial arrangements of the electrodes with a likewise Coaxially disposed dielectric barrier between the electrodes.

Koinuma et al beschreiben in US 5,221,427 eine Vorrichtung und in US 5,198,724 eine Methode zur Behandlung von Oberflächen unter Atmosphärendruck mit einem Plasma-Jet. Dabei wird ein Arbeitsgas, typischerweise eine Helium-Gasmischung, durch einen koaxialen Bereich zwischen der axial positionierten Innenelektrode und dem elektrisch isolierenden Außenrohr und der Außenelektrode geführt und mit dem dort zwischen der Innenelektrode und der Außenelektrode mit Hilfe eines Spannungsgenerators aufgebauten elektromagnetischen Feldes zu einer primären Entladung umgewandelt und dann in Form eines chemisch und physikalisch aktivierten Plasma-Jets in Richtung des Substrates ausgetrieben. Dort bewirkt der Plasma-Jet die Oberflächenmodifikation, Schichtabscheidung, Reinigung oder andere Plasmaprozesse. In einer in der US 5,369,336 beschriebenen Variante dieser Vorrichtung werden Mittel zur Erzeugung eines Magnetfeldes hinter dem Substrat angebracht um die Form des Plasma-Jets und seine Richtung zu beeinflussen.Koinuma et al. Describe in US 5,221,427 a device and in US 5,198,724 a method for the treatment of surfaces under atmospheric pressure with a plasma jet. This is an Ar beitsgas, typically a helium gas mixture, passed through a coaxial region between the axially positioned inner electrode and the electrically insulating outer tube and the outer electrode and with the there constructed between the inner electrode and the outer electrode by means of a voltage generator electromagnetic field to a primary discharge and then expelled in the direction of the substrate in the form of a chemically and physically activated plasma jet. There the plasma jet effects the surface modification, layer deposition, cleaning or other plasma processes. In one in the US 5,369,336 described variant of this device means are provided for generating a magnetic field behind the substrate to influence the shape of the plasma jet and its direction.

Eine komplexe Konfiguration von Magnetfeldern wird auch zur Steuerung der Lage des Plasma-Jets in der WO 01/88220 (auch US 2002/0030038) beschrieben.A complex configuration of magnetic fields is also used to control the position of the plasma jet in WO 01/88220 (also US 2002/0030038) described.

In der US 5,523,527 und der US 6,221,268 beschreiben Kim Li und M. Tanielian eine Vorrichtung zur Erzeugung einer Atmosphärendruck-Glimmentladung, die mit Hilfe der Hochfrequenzleistung (13.56 MHz) in Form eines Jets erzeugt wird. Das Entladungsschema und die Elektrodengeometrik entspricht dem Prinzip gemäß der US 5,221,427 . Als Anwendungsbeispiel wird die Modifikation von Kunststoffoberflächen genannt.In the US 5,523,527 and the US 6,221,268 Kim Li and M. Tanielian describe an apparatus for generating atmospheric pressure glow discharge generated by means of high frequency power (13.56 MHz) in the form of a jet. The discharge scheme and the electrode geometry corresponds to the principle according to the US 5,221,427 , As an application example, the modification of plastic surfaces is called.

Eine umgekehrte Anordnung der koaxialen Elektroden und der dielektrischen Barriere liegt der EP 0921713 A2 zugrunde. In diesem Fall wird das Arbeitsgas in der koaxialen Zone zwischen der Außenelektrode und der dielektrischen Umhüllung der Innenelektrode in axialer Richtung geführt.A reverse arrangement of the coaxial electrodes and the dielectric barrier is the EP 0921713 A2 based. In this case, the working gas is guided in the coaxial zone between the outer electrode and the dielectric sheath of the inner electrode in the axial direction.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung unterscheidet sich von den zuvor beschriebenen Vorrichtungen auch wesentlich durch ihre Elektrodengeometrie. So ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die erste Elektrode von der zweiten Elektrode, bezogen auf die Strömungsrichtung des Trägergases, axial und radial beabstandet ist. Eine derartige Elektrodengeometrie setzt zunächst eine Strömungsrichtung des Trägergases voraus. Es wird dabei davon ausgegangen, dass das Trägergas im Bereich der beiden Elektroden im Wesentlichen entlang einer Geraden strömt. insbesondere entspricht die Strömungsrichtung des Trägergases im Bereich der Elektroden der Längserstreckung des Behältnisses in dem Bereich der Elektroden, beispielsweise einer Mittellängsachse des Behältnisses.The inventive device differs from the devices described above also essentially by their electrode geometry. Thus, according to the invention, that the first electrode of the second electrode, based on the flow direction the carrier gas, axially and radially spaced. Such an electrode geometry sets first a flow direction the carrier gas ahead. It is assumed that the carrier gas in the Area of the two electrodes substantially along a straight line flows. in particular, the flow direction corresponds the carrier gas in the region of the electrodes of the longitudinal extent of the container in the region of the electrodes, for example a central longitudinal axis of the container.

Die erste Elektrode und die zweite Elektrode sind erfindungsgemäß axial und radial voneinander beabstandet. Das Trägergas strömt dabei entlang der Strömungsrichtung zwischen den beiden Elektroden hindurch, wobei sich aufgrund der angelegten Wechselspannung Hauptentladungskanäle zwischen den beiden Elektroden ausbilden. Die Hauptentladungskanäle bilden sich dabei im Wesentlichen entlang kürzester Verbindungslinien zwischen den beiden Elektroden. Da die erste Elektrode von der zweiten Elektrode axial und radial beabstandet ist, ist die kürzeste Verbindungslinie zwischen den beiden Elektroden im Wesentlichen schräg zu der Strömungsrichtung des Trägergases angeordnet. Dies ermöglicht eine besonders intensive Wechselwirkung zwischen dem Trägergas und der Entladung.The The first electrode and the second electrode are according to the invention axially and radially spaced from each other. The carrier gas flows along the flow direction between the two electrodes, wherein due to the applied AC main discharge channels between the two electrodes form. The main discharge channels are essentially formed along the shortest Connecting lines between the two electrodes. Because the first electrode is axially and radially spaced from the second electrode the shortest Connecting line between the two electrodes substantially aslant to the flow direction the carrier gas arranged. this makes possible a particularly intense interaction between the carrier gas and the discharge.

Durch die erfindungsgemäß vorgesehene besondere Anordnung der Elektroden zueinander kann eine besonders lang ausgebildete und schräg zu der Strömungsrichtung des Trägergases verlaufende kürzeste Verbindungslinie erreicht werden. Je länger die kürzeste Verbindungslinie gewählt ist, umso mehr Volumenanteile des Trägergases können mit dem Plasma wechselwirken. Zu beachten ist dabei allerdings auch, dass sich zu lang gewählte kürzeste Verbindungslinien zwischen den beiden Elektroden nachteilig auf die Plasmaerzeugung auswirken. Es gibt eine optimale Länge der kürzesten Verbindungslinie.By the invention provided special Arrangement of the electrodes to each other can be a particularly long-trained and obliquely too the flow direction the carrier gas running shortest Connecting line can be achieved. The longer the shortest connecting line is chosen, the better more volume fractions of the carrier gas can with interact with the plasma. It should be noted, however, that too long chosen shortest Connecting lines between the two electrodes disadvantageous affect the plasma generation. There is an optimal length of the shortest Connecting line.

Die erfindungsgemäße Elektrodengeometrie unterscheidet sich von einer Elektrodengeometrie, die lediglich radial voneinander beabstandete Elektroden vorsieht, durch eine Schrägstellung der kürzesten Verbindungslinie relativ zu der Strömungsrichtung des Trägergases, was die Wechselwirkung zwischen Plasma und Trägergas verbessert. Die erfindungsgemäße Elektrodengeometrie unterscheidet sich von einer Elektrodenanordnung, die lediglich eine axiale Beabstandung von Elektroden vornimmt, durch eine wesentliche Komponente der kürzesten Verbindungslinie und eines im Wesentlichen entlang der kürzesten Verbindungslinie ausgerichteten Hauptentladungskanales im Wesentlichen quer zur Strömungsrichtung des Trägergases.The differs according to the invention electrode geometry itself from an electrode geometry, only radially from each other spaced electrodes provides, by an inclination the shortest Connecting line relative to the flow direction of the carrier gas, which improves the interaction between plasma and carrier gas. The electrode geometry according to the invention differs from an electrode arrangement which only has one axial spacing of electrodes, by a substantial Component of the shortest connecting line and a substantially aligned along the shortest connecting line Main discharge channel substantially transverse to the flow direction the carrier gas.

Da sich erfindungsgemäß Hauptentladungskanäle entlang einer Richtung schräg zur Strömungsrichtung des Trägergases bilden, kann ein großer Volumenanteil des Trägergases mit dem Plasma wechselwirken, so dass eine effiziente Betriebsweise möglich wird.There according to the invention along main discharge channels a direction at an angle to the flow direction the carrier gas can form a big one Volume fraction of the carrier gas interact with the plasma, allowing efficient operation possible becomes.

Angemerkt sei, dass im Sinne der Erfindung eine axiale Beabstandung der beiden Elektroden voneinander eine Beabstandung entlang der Strömungsrichtung des Trägergases bedeutet. Eine radiale Beabstandung der beiden Elektroden voneinander bedeutet im Sinne der vorliegenden Patentanmeldung eine Beabstandung der beiden Elektroden voneinander quer zur Strömungsrichtung des Trägergases.noted be that in the context of the invention, an axial spacing of the two Electrodes from one another a spacing along the flow direction the carrier gas means. A radial spacing of the two electrodes from each other means a spacing in the sense of the present patent application the two electrodes from each other transversely to the flow direction of the carrier gas.

Die erfindungsgemäße Ausbildung der Hauptentladungskanäle bewirkt durch gesteigerte Wechselwirkung mit dem Trägergas eine wesentliche Steigerung der Effizienz der Vorrichtung. Die elektromagnetische Energie wird in ein wesentlich größeres Volumen an Trägergas eingekoppelt, wodurch ein höherer Anteil an Helium-Atomen in einen metastabil angeregten Zustand versetzt wird. Die so gespeicherte Energie erleichtert die Ionisationsprozesse und andere Plasmaprozesse im Plasma-Jet, wodurch sowohl die Länge als auch die Intensität des Plasma-Jets im Sinne der Elektronenkonzentration und im Sinne seiner chemischen Reaktivität erhöht wird.The inventive training the main discharge channels caused by increased interaction with the carrier gas a substantial increase in the efficiency of the device. The electromagnetic Energy is injected into a much larger volume of carrier gas, which makes a higher Share of helium atoms in a metastable excited state added becomes. The stored energy facilitates the ionization processes and other plasma processes in the plasma jet, whereby both the length and also the intensity of the plasma jet in the sense of the electron concentration and in the sense its chemical reactivity is increased.

Die Konsequenz aus dieser Effizienzsteigerung ist, dass man wesentlich weniger Leistung und weniger Heliumfluss benötigt, um eine bestimmte Prozesswirkung zu erzielen. Dementsprechend verbessert sich die Wirtschaftlichkeit des Betriebes einer erfindungsgemäßen Vorrichtung. Gleichzeitig kann die Vorrichtung in Form einer wesentlich leichteren, einfacher skalierbaren und damit weniger aufwändigen Konstruktion realisiert werden.The The consequence of this increase in efficiency is that you are essential less power and less helium flow needed to get a specific process effect to achieve. Accordingly, the profitability improves the operation of a device according to the invention. simultaneously The device in the form of a much lighter, easier scalable and thus less expensive construction realized become.

Die Gasführung in der erfindungsgemäßen Vorrichtung, insbesondere innerhalb des Behältnisses, ermöglicht die Aufrechterhaltung einer laminaren Strömung, wodurch gemäß den durchgeführten Experimenten der Plasma-Jet länger und die Behandlungsfläche eines Plasma-Jets größer wird.The gas guide in the device according to the invention, especially within the container, allows the maintenance of a laminar flow, whereby according to the experiments carried out the plasma jet longer and the treatment area of a plasma jet gets bigger.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es auch möglich, zusätzlich zu dem Trägergas ein Prozessgas zuzuleiten. Beispielsweise kann dafür ein gesondertes Behältnis nach Art eines Innenrohres vorgesehen sein, welches konzentrisch zu dem äußeren Behältnis angeordnet ist. Der Ringraum zwischen dem inneren Rohr und dem Behältnis wird durch Trägergas durchflossen, wobei das Innenrohr von Prozessgas durchflossen ist. Es kommt im Bereich eines Auslasses der Vorrichtung für den Plasma-Jet zu einer Bildung eines Kernbereiches aus Prozessgas und eines Mantelbereiches, der durch den Plasma-Jet gebildet wird. Das Prozessgas wird innerhalb des Plasmamantels und durch den Plasmamantel bis an das Substrat herangeführt. Da das Trägergas eine wesentlich höhere Konzentration an metastabil angeregten Spezies als das Prozessgas aufweist, lässt sich im Trägergas bei gleicher eingekoppelter Leistung ein wesentlich höherer Ionisierungsgrad als im Prozessgas erreichen. Deshalb lassen sich in einem aus Trägergas bestehenden Mantelbereich höhere Elektronenkonzentration und demzufolge eine höhere elektrische Leitfähigkeit erzielen. Die elektromagnetische Leistung kann entlang eines solchen Plasma-Jets auf größere Entfernungen und über größere Substratflächen transportiert werden. Die Prozesstiefe, also die Bearbeitungstiefe, und die Prozesshomogenität werden dadurch wesentlich verbessert.With the device according to the invention it is also possible additionally to the carrier gas to feed a process gas. For example, a separate container be provided in the manner of an inner tube, which concentric arranged to the outer container is. The annulus between the inner tube and the container is through carrier gas flowed through, wherein the inner tube is traversed by process gas. It comes in the area of an outlet of the device for the plasma jet to form a core region of process gas and a cladding region, which is formed by the plasma jet. The process gas is within of the plasma coat and through the plasma coat to the substrate introduced. As the carrier gas a much higher one Has concentration of metastable excited species as the process gas, let yourself in the carrier gas at the same coupled power a much higher degree of ionization than in the process gas. Therefore, can be in a consisting of carrier gas Sheath area higher Electron concentration and consequently a higher electrical conductivity achieve. The electromagnetic power can travel along such Plasma jets at greater distances and over transported larger substrate surfaces become. The process depth, ie the processing depth, and the process homogeneity become significantly improved.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung arbeitet beispielsweise in einem Frequenzbereich von ca. 1 kHz bis zu wenigen zehn kHz, der ausreicht, um im Betriebsmodus der Atmosphärendruck-Glimmentladung zu arbeiten und der die kapazitive Leistungseinkopplung durch die dielektrischer Barriere ermöglicht. Im Prinzip sind, je nach geometrischer Ausführung und Betriebsbedingungen, auch höhere Frequenzen bis in den MHz-Bereich anwendbar. Jedoch kann beim Betrieb im niedrigen kHz Bereich auf eine teuere Abstimmeinheit verzichtet werden. Auch die dielektrischen Verluste sind im Vergleich zu Hochfrequenz oder Mikrowellen wesentlich kleiner.The inventive device works for example in a frequency range of about 1 kHz to to a few tens of kHz sufficient to operate in the atmospheric pressure glow discharge mode to work and the capacitive power input through the dielectric barrier allows. In principle, depending on the geometric design and operating conditions, also higher Frequencies up to the MHz range applicable. However, during operation dispensed in the low kHz range on a costly tuning unit become. Also, the dielectric losses are compared to high frequency or microwaves much smaller.

Alle diese technischen Vorteile führen zu einer wesentlichen Steigerung der Wirtschaftlichkeit der Vorrichtung im Vergleich mit den zum Stand der Technik gehörenden Vorrichtungen dieser Art.All lead to these technical advantages to a substantial increase in the efficiency of the device in comparison with the prior art devices of these Art.

Der wirtschaftliche Nutzen der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht daran, dass sie ganz neue technologische Möglichkeiten bietet, um auch in dreidimensionale Substrate zu behandeln. Als dreidimensionale Substrate werden solche Substrate bezeichnet, die eine besondere Oberflächentopografie aufweisen, die beispielsweise Wellentäler und Wellenberge aufweist oder eine sonstige Strukturierung. Dank einer hohen Produktion von metastabil angeregten Atomen bzw. Molekülen und deren direkter Zuführung zu der Substratoberfläche ist es möglich die bereits bekannten Prozesse, wie Oberflächenmodifikation, Reinigung, Entfettung mit höheren Prozessraten und besserer Homogenität durchzuführen. Darüber hinaus ist es möglich, die Abscheidungsprozesse analog zu Niederdruck PECVD Prozessen durchzuführen, da es erfindungsgemäß möglich ist, die Substratoberfläche oder sogar deren innere Struktur der Wirkung von metastabil angeregten Spezies auszusetzen. Dies kann durch zusätzliche Zufuhr von Monomeren in Form von Gas, Dampf oder Flüssigkeit an die Substratoberfläche oder in die Substratstruktur realisiert werden.Of the economic benefit of the device according to the invention is that it offers completely new technological possibilities, even in to treat three-dimensional substrates. As three-dimensional substrates Such substrates are called, which have a special surface topography have, for example, wave troughs and peaks or any other structuring. Thanks to a high production of metastable excited atoms or molecules and their direct supply to the substrate surface Is it possible the already known processes, such as surface modification, cleaning, Degreasing with higher process rates and better homogeneity perform. About that It is also possible the deposition processes analogous to low pressure PECVD processes perform since it is possible according to the invention the substrate surface or even their internal structure of action of metastable excited species suspend. This can be done by additional feed of monomers in the form of gas, vapor or liquid to the substrate surface or be realized in the substrate structure.

Ein neuer Kreis von interessanten Anwendungen, die bisher weitgehend unerforscht geblieben sind, ist die Beeinflussung von biologischem Material bzw. von organischem Gewebe durch die Einwirkung von metastabil angeregten Spezies. Die Beeinflussung der Substrateigenschaften im Nanometerbereich ist auch denkbar.One new circle of interesting applications, so far largely has remained unexplored, is the bias of biological Material or organic tissue by the action of metastable excited species. The influence on the substrate properties in the nanometer range is also conceivable.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Behältnis von einem zylindrischen, insbesondere kreiszylindrischen, Rohr gebildet. Dies ermöglicht die Erzeugung einer laminaren Strömung des Trägergases. Außerdem ermöglicht ein derartiges Behältnis die konzentrische Anordnung eines inneren Behältnisses, innerhalb dem ein Prozessgas zusätzlich geführt werden kann. Schließlich kann die Anordnung der Elektroden an dem Behältnis auf einfache Weise vorgenommen werden, vorteilhafterweise derart, dass eine Elektrode außerhalb des Behältnisses, bzw. an dessen Außenmantelfläche, und die andere Elektrode im Innenraum des Behältnisses angeordnet ist. Auf diese Weise lässt sich eine besonders einfache radial und axial beabstandete Anordnung der Elektroden erreichen.According to an advantageous embodiment of the invention, the container is formed by a cylindrical, in particular circular cylindrical, tube. This allows the generation of a laminar flow of the carrier gas. In addition, such a container allows the concentric arrangement of an inner container, within which a process gas additionally can be led. Finally, the arrangement of the electrodes can be made to the container in a simple manner, advantageously such that one electrode outside the container, or on the outer circumferential surface, and the other electrode is arranged in the interior of the container. In this way, a particularly simple radially and axially spaced arrangement of the electrodes can be achieved.

Als zylindrisches Rohr im Sinne der vorliegenden Patentanmeldung wird jedes axial langgestreckte Behältnis angesehen, welches einen über seine Axialerstreckung im Wesentlichen konstanten Querschnitt aufweist. Der Querschnitt kann rechteckig, insbesondere quadratisch, aber gleichermaßen auch elliptisch ausgebildet sein. Vorzugsweise ist das Behältnis ein kreiszylindrisches Rohr. Denkbar sind auch beliebige andere Querschnitte, z.B. Polygon-Züge, oder Rohrquerschnitte, die gerade Abschnitte und gekrümmte Abschnitte aufweisen.When Cylindrical tube in the sense of the present patent application is each axially elongated container viewed one over his Axially extending substantially constant cross-section. The cross section may be rectangular, in particular square, but equally too be elliptical. Preferably, the container is a circular cylindrical tube. Also conceivable are any other cross sections, e.g. Polygon features, or pipe sections, the straight sections and curved sections exhibit.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung besteht das Rohr aus einem dielektrischen Material, insbesondere aus einer oxidischen oder nitridischen Keramik oder aus Glas. Dies ermöglicht eine besonders einfache Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung derart, dass ein Wandungsbereich des Rohres unmittelbar die dielektrische Barriere bereitstellt.According to one Another advantageous embodiment of the invention is the tube of a dielectric material, in particular of an oxidic or nitridic ceramic or glass. This allows a particularly simple embodiment of the device according to the invention such that a wall region of the tube directly the dielectric Barrier provides.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist innerhalb des Behältnisses ein zweites (inneres) Behältnis für ein Prozessgas angeordnet. Dies ermöglicht eine konzentrische Anordnung des inneren Behältnisses und des (äußeren) Behältnisses, so dass der aus dem (äußeren) Behältnis austretende Plasma-Jet mantelartig einen inneren Kernbereich an Prozessgas umhüllen und so bis zur Substratoberfläche führen kann.According to one further advantageous embodiment of the invention is within of the container second (inner) container arranged for a process gas. this makes possible a concentric arrangement of the inner container and the (outer) container, so that the emerging from the (outer) container Plasma jet coat a inner core area of process gas enveloping and so to the substrate surface to lead can.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Verhältnis des Querschnittes des von Trägergas durchflossenen Bereiches des Behältnisses zu dem Querschnitt des inneren Behältnisses gleich dem Verhältnis des Flusses an Trägergas zu dem Fluss an Prozessgas. Dies ermöglicht eine besonders effiziente Betriebsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung.According to one Another advantageous embodiment of the invention, the ratio of Cross-section of the carrier gas through-flow area of the container to the cross section of the inner container equal to the ratio of Flow of carrier gas to the flow of process gas. This allows a particularly efficient Operation of the device according to the invention.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Strömungsrichtung des Prozessgases im Wesentlichen parallel zu der Strömungsrichtung des Trägergases. Dies ermöglicht auf besonders einfache Weise die Erzielung laminarer Strömungen.According to one Another advantageous embodiment of the invention is the flow direction the process gas substantially parallel to the flow direction the carrier gas. this makes possible in a particularly simple way, the achievement of laminar flows.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung besteht das innere Behältnis aus einem dielektrischen Material, insbesondere aus einer oxidischen oder nitridischen Keramik oder aus Glas. Diese Ausgestaltung der Erfindung ermöglicht eine besonders einfache Konstruktion der Vorrichtung und eine einfache Anordnung der radial inneren Elektrode an dem inneren Behältnis.According to one further advantageous embodiment of the invention, the inner Container out a dielectric material, in particular of an oxidic or nitridic ceramic or glass. This embodiment of Invention allows a particularly simple construction of the device and a simple Arrangement of the radially inner electrode on the inner container.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist wenigstens eine Elektrode im Wesentlichen ringförmig oder hülsenartig ausgebildet. Dies ermöglicht eine besonders einfache Ausbildung der Elektroden. Des Weiteren wird mit dieser Ausgestaltung der Erfindung aber auch eine zumindest teilweise Rotationssymmetrie der Vorrichtung möglich, die für eine besonders effiziente Wechselwirkung des Plasmas mit dem Trägergas sorgen kann, da eine Vielzahl möglicher Entladungskanäle ausbildbar ist.According to one Another advantageous embodiment of the invention is at least an electrode is formed substantially annular or sleeve-like. This allows a particularly simple design of the electrodes. Furthermore but with this embodiment of the invention but also at least one partially rotational symmetry of the device possible for a particular efficient interaction of the plasma with the carrier gas can provide, as a Variety of possible Discharge channels can be formed is.

Bei einer einfachen Ausgestaltung der Erfindung sind beide Elektroden im Wesentlichen ringförmig oder hülsenartig ausgebildet. Die beiden Elektroden sind axial voneinander beabstandet und weisen unterschiedliche Durchmesser auf, so dass eine innere und eine äußere Elektrode entsteht, es mithin zu einer radialen Beabstandung der Elektroden voneinander kommt. Bei dieser Anordnung ist eine unendliche Vielzahl kürzester Verbindungslinien zwischen den beiden Elektroden denkbar. Die beiden Elektroden weisen nämlich einander zugewandte Wirkkanten auf, die von kreisförmigen Randkanten der beiden Elektroden sind. Kürzeste Verbindungslinien zwischen den beiden Elektroden sind in diesem Falle solche, die zu den beiden Wirkkanten senkrecht stehen. Als Wirkkante einer Elektrode wird diejenige äußerste Begrenzungskante bezeichnet, die der anderen Elektrode am nächsten ist. Handelt es sich beispielsweise, wie in den 7 und 8 dieser Patentanmeldung dargestellt, um im Wesentlichen plattenförmige, zueinander parallel angeordnete Elektroden 17 und 18, so werden als Wirkkanten die zueinander parallelen, unmittelbar benachbarten bzw. einander gegenüberliegenden Randkanten 25a, 25b bezeichnet.In a simple embodiment of the invention, both electrodes are formed substantially annular or sleeve-like. The two electrodes are axially spaced apart and have different diameters, so that an inner and an outer electrode is formed, thus resulting in a radial spacing of the electrodes from each other. In this arrangement, an infinite variety of shortest connecting lines between the two electrodes is conceivable. Namely, the two electrodes have mutually facing active edges, which are of circular marginal edges of the two electrodes. Shortest connecting lines between the two electrodes are in this case those which are perpendicular to the two active edges. The effective edge of an electrode is the outermost boundary edge which is closest to the other electrode. Is it, for example, as in the 7 and 8th represented in this patent application, to substantially plate-shaped, mutually parallel electrodes 17 and 18 , As active edges are the mutually parallel, immediately adjacent or opposing marginal edges 25a . 25b designated.

Im Falle zweier ringförmiger oder hülsenartiger Elektroden, wie dies schematisch beispielsweise in 1 der vorliegenden Patentanmeldung dargestellt ist, fungieren als Wirkkanten die kreisförmige, radial äußere, der zweiten Elektrode 18 zugewandte Randkante 25a der Innenelektrode 17 und die radial innere, der inneren Elektrode 17 zugewandte Randkante 25b der äußeren Elektrode 18.In the case of two ring-shaped or sleeve-like electrodes, as shown schematically in, for example, FIG 1 is shown in the present patent application act as the active edges of the circular, radially outer, the second electrode 18 facing edge 25a the inner electrode 17 and the radially inner, the inner electrode 17 facing edge 25b the outer electrode 18 ,

Es handelt sich bei den Wirkkanten der Elektroden also um die einander unmittelbar benachbarten äußersten Ränder oder Randbereiche der Elektroden.It Thus, the effective edges of the electrodes are the one another immediately adjacent extreme margins or edge regions of the electrodes.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist wenigstens eine Elektrode eine der anderen Elektrode zugewandte Wirkkante auf, die von einer Kreisform abweicht. Beispielsweise können hierzu Vorsprünge an den Wirkkanten vorgesehen werden, die die kürzeste Verbindungslinie zwischen den Elektroden verkürzen. Es kommt mithin zu einer vorbestimmten Anzahl genau definierter und geometrisch festgelegter kürzester Verbindungslinien. Entlang dieser kürzesten Verbindungslinien zwischen den beiden Elektroden bilden sich vornehmlich die Entladungskanäle aus. Durch Berechnung der Geometrie der Elektroden und durch Berechnung der räumlichen Anordnung und der Länge der kürzesten Verbindungslinie oder mehrerer kürzester Verbindungslinien zwischen den beiden Elektroden kann die Wechselwirkung zwischen dem Plasma und dem Trägergas weiter optimiert werden.According to a further advantageous embodiment of the invention, at least one electric de one of the other electrode facing active edge, which deviates from a circular shape. For example, projections for this purpose can be provided on the active edges, which shorten the shortest connecting line between the electrodes. It thus comes to a predetermined number of well-defined and geometrically defined shortest connecting lines. Along these shortest connecting lines between the two electrodes, primarily the discharge channels are formed. By calculating the geometry of the electrodes and calculating the spatial arrangement and the length of the shortest connecting line or several shortest connecting lines between the two electrodes, the interaction between the plasma and the carrier gas can be further optimized.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die kürzeste Verbindungslinie zwischen zwei Wirkkanten der beiden Elektroden gekrümmt. Als kürzeste Verbindungslinie zwischen zwei Wirkkanten der beiden Elektroden wird derjenige geometrische Vektor bezeichnet, der die beiden Elektroden auf kürzestem Wege miteinander verbindet. Eine kürzeste Verbindungslinie im Sinne der vorliegenden Patentanmeldung durchschneidet auch die dielektrische Barriere. Eine gekrümmte kürzeste Verbindungslinie im Falle einer konzentrischen Anordnung von Innenrohr und Außenrohr durchschneidet jedoch nicht das dielektrische Innenrohr, sondern schmiegt sich beispielsweise wendelförmig an das Innenrohr an. Diese Definition einer kürzesten Verbindungslinie trägt den tatsächlich entstehenden elektromagnetischen Feldern RechnungAccording to one Another advantageous embodiment of the invention is the shortest connecting line curved between two effective edges of the two electrodes. When shortest Connecting line between two active edges of the two electrodes the one geometric vector is called, the two electrodes on the shortest Connecting paths with each other. A shortest connecting line in the As used in the present application, the dielectric also cuts through Barrier. A curved one shortest connecting line in the case of a concentric arrangement of inner tube and outer tube However, does not cut through the dielectric inner tube, but nestles for example helical to the inner tube. This definition of a shortest connecting line carries the actually arising electromagnetic Fields bill

Gleichermaßen kann eine gekrümmte kürzeste Verbindungslinie zwischen zwei Wirkkanten der Elektroden auch dadurch gebildet sein, dass eine radial äußere Elektrode durch Segmentierung derart ausgebildet ist, dass eine kürzeste Verbindungslinie aus verschiedenen Abschnitten unterschiedlicher Richtungen besteht und somit insgesamt eine einer gekrümmten Verbindungslinie angenäherte Verbindungslinie bildet.Likewise a curved one shortest Connecting line between two active edges of the electrodes also characterized be formed, that a radially outer electrode is formed by segmentation such that a shortest connecting line consists of different sections of different directions and thus a total of one curved Connecting line approximated Connecting line forms.

Eine gekrümmte kürzeste Verbindungslinie ermöglicht eine weiter verbesserte Wechselwirkung zwischen dem Plasma und dem Trägergas. Beispielsweise kann die kürzeste Verbindungslinie zwischen den beiden Wirkkanten wendelförmig ausgebildet sein und sich so schraubenlinienförmig, zumindest abschnittsweise, um das innere Rohr herumwinden.A curved shortest Connection line allows a further improved interaction between the plasma and the Carrier gas. For example, the shortest Connecting line formed between the two active edges helically be and be so helical, at least in sections, to wind around the inner tube.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist wenigstens eine Elektrode segmentiert. Dies bedeutet, dass wenigstens eine Elektrode aus mindestens zwei elektrisch leitenden Elektrodenbestandteilen, beispielsweise Elektrodenflächen besteht, die voneinander getrennt sind. Lediglich an ein erstes Elektrodensegment wird dadurch eine Spannung angelegt. In dem zweiten Elektrodensegment wird eine Spannung induziert. Die kürzeste Verbindungslinie zwischen den beiden Elektroden verläuft dabei vorteilhafterweise insgesamt im Wesentlichen zwischen dem ersten Elektrodensegment und der anderen Elektrode. Tatsächlich verläuft eine erster Abschnitt einer kürzesten Verbindungslinie zwischen dem zweiten Elektrodensegment und einer inneren Elektrode und ein anderer Abschnitt der kürzesten Verbindungslinie zwischen dem zweiten Elektrodensegment und dem ersten Elektrodensegment. Die kürzeste Verbindungslinie zwischen den beiden Elektroden umfasst daher insgesamt zwei Abschnitte unterschiedlicher Richtungen bzw. weist eine den beiden Abschnitten angenäherte Grundform auf.According to one Another advantageous embodiment of the invention is at least segmented an electrode. This means that at least one electrode of at least two electrically conductive electrode components, for example electrode surfaces exists, which are separated from each other. Only a first Electrode segment is thereby applied a voltage. In the second Electrode segment is induced a voltage. The shortest connecting line between the two electrodes extends advantageously generally substantially between the first electrode segment and the other electrode. Indeed runs one first section of a shortest Connecting line between the second electrode segment and a inner electrode and another section of the shortest Connecting line between the second electrode segment and the first electrode segment. The shortest Connecting line between the two electrodes therefore includes a total two sections of different directions or has a approximated to both sections Basic form.

Eine Segmentierung einer Elektrode kann dafür verwendet werden, den Entladungskanal zu beeinflussen und ihm beispielsweise eine vorher bestimmte und vorausberechnete Raumform zu geben. Auf diese Weise kann die Wechselwirkung zwischen Plasma und Trägergas weiter optimiert werden.A Segmentation of an electrode can be used for the discharge channel to influence him and for example a previously determined and to give precalculated spatial form. In this way, the interaction can be between plasma and carrier gas be further optimized.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die erste Elektrode stromaufwärts und die zweite Elektrode stromabwärts, bezogen auf die Strömungsrichtung des Trägergases angeordnet. Insbesondere kann dabei die erste Elektrode an einer Außenmantelfläche des inneren Behältnisses angeordnet sein und mit ihrer elektrisch leitenden, insbesondere metallischen Außenmantelfläche dem Trägergas zugewandt sein. Diese Ausgestaltung der Erfindung ermöglicht eine besonders einfache Kontaktierung der ersten Elektrode zur Verbindung mit einem Spannungsgenerator. Außerdem kann das Trägergas an der metallischen Außenmantelfläche der ersten Elektrode vorbeiströmen, bevor es dem Plasma zugeführt wird. Die Elektrodengeometrie kann daher mit vergleichsweise geringem konstruktiven Aufwand erreicht werden.According to one Another advantageous embodiment of the invention is the first Electrode upstream and the second electrode downstream, with respect to the flow direction arranged the carrier gas. In particular, in this case, the first electrode on an outer circumferential surface of the inner container be arranged and with their electrically conductive, in particular metallic outer surface of the carrier gas to be facing. This embodiment of the invention allows a particularly simple contacting of the first electrode to the connection with a voltage generator. In addition, the carrier gas can the metallic outer surface of the flow past the first electrode, before it is fed to the plasma becomes. The electrode geometry can therefore with comparatively low constructive Effort can be achieved.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Vorrichtung mit wenigstens einer weiteren Vorrichtung zu einer Reihenanordnung zusammengefasst. Dies ermöglicht eine Vorrichtung, die eine Vielzahl von Plasma-Jets zur Bearbeitung eines Substrates erzeugen kann. Vorteilhafterweise erstreckt sich eine Vielzahl von Vorrichtungen, beispielsweise fünf bis zehn Vorrichtungen, entlang einer Reihe. Mehrere Reihen können auch zu einer rasterartigen Anordnung, einem sogenannten „array" aus Vorrichtungen zusammengesetzt sein.According to one Another advantageous embodiment of the invention is the device with at least one further device to a series arrangement summarized. this makes possible a device that processes a variety of plasma jets of a substrate. Advantageously, extends a variety of devices, for example five to ten Devices, along a row. Several rows can also to a grid-like arrangement, a so-called "array" of devices be composed.

Besonders vorteilhaft ist, wenn mehrere Vorrichtungen eine gemeinsame Trägergaszuführung und/oder eine gemeinsame Prozessgaszuführung aufweisen. Der Konstruktionsaufwand für eine derartige Vorrichtung kann auf diese Weise gering gehalten werden.It is particularly advantageous if a plurality of devices have a common carrier gas supply and / or a common process gas supply. The design effort for a derar term device can be kept low in this way.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich anhand der nicht zitierten Unteransprüche sowie aus der nun folgenden Beschreibung der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele. Darin zeigen:Further Advantages of the invention will become apparent from the non-cited subclaims and from the following description of the illustrated in the figures Embodiments. Show:

1 in teilgeschnittener, schematischer Ansicht ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung, 1 in a partially sectioned, schematic view of a first embodiment of the device according to the invention,

2 in einer Darstellung gemäß 1 ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung nach Art einer Multi-Jet-Plasmaquelle, 2 in a representation according to 1 A second embodiment of the device according to the invention in the manner of a multi-jet plasma source,

3 eine zylindrische Projektion der beiden Elektroden einer Vorrichtung gemäß 1 in schematischer Darstellung, 3 a cylindrical projection of the two electrodes of a device according to 1 in a schematic representation,

4 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Elektrodengeometrie in einer Darstellung gemäß 3, 4 a further embodiment of an electrode geometry in a representation according to 3 .

5 ein drittes Ausführungsbeispiel einer Elektrodengeometrie in einer Darstellung gemäß 3, 5 a third embodiment of an electrode geometry in a representation according to 3 .

6 ein viertes Ausführungsbeispiel einer Elektrodengeometrie in einer Darstellung gemäß 3, 6 A fourth embodiment of an electrode geometry in a representation according to 3 .

7 ein drittes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer schematischen, teilgeschnittenen Seitenansicht ähnlich 1, und 7 a third embodiment of the device according to the invention in a schematic, partially sectioned side view similar 1 , and

8 die Vorrichtung gemäß 7 in einer schematischen, teilgeschnittenen Darstellung etwa entlang Schnittlinie VIII-VIII in 7. 8th the device according to 7 in a schematic, partially sectioned view approximately along section line VIII-VIII in 7 ,

Das erfindungsgemäße Prinzip soll zunächst anhand des dritten Ausführungsbeispiels gemäß den 7 bis 8 erläutert werden. Angemerkt sei zunächst, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung in ihrer Gesamtheit mit 10 bezeichnet ist. Gleiche oder vergleichbare Teile oder Elemente der Vorrichtung sind in der nun folgenden Beschreibung der Übersichtlichkeit halber mit gleichen Bezugszeichen, teilweise unter Hinzufügung kleiner Buchstaben bezeichnet worden.The principle according to the invention will first be described with reference to the third embodiment according to FIGS 7 to 8th be explained. It should first be noted that the device according to the invention in its entirety with 10 is designated. The same or comparable parts or elements of the device have been designated in the description below for the sake of clarity with the same reference numerals, partially with the addition of small letters.

7 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung 10 zur Bearbeitung eines Substrates 11 beziehungsweise insbesondere zur Bearbeitung einer Oberfläche 12 des Substrates 11 sehr schematisch. Ein Plasma-Jet 13 kann durch einen Auslass 14 der Vorrichtung 10 aus der Vorrichtung 10 extrahiert werden und bis an das Substrat 11 herangeführt werden. Dort kann er eine Bearbeitung der Oberfläche 12 vornehmen, beispielsweise die Oberfläche 12 beschichten, strukturieren, modifizieren od. dgl. 7 shows a device according to the invention 10 for processing a substrate 11 or in particular for processing a surface 12 of the substrate 11 very schematic. A plasma jet 13 can through an outlet 14 the device 10 from the device 10 be extracted and up to the substrate 11 be introduced. There he can edit the surface 12 make, for example, the surface 12 coating, structuring, modifying or the like

7 lässt bereits erkennen, dass das zu bearbeitende Substrat von der Vorrichtung 10 beabstandet angeordnet ist. Die nachfolgend beschriebenen Elektroden 17, 18 sind somit auf der gleichen Seite des Substrates 11 angeordnet. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung spielt es darüber hinaus auch keine Rolle, ob das Substrat 11 bzw. dessen Oberfläche 12 leitend oder isolierend ausgebildet ist. Das an die Vorrichtung 10 herangeführte Substrat 11 beeinflusst die Elektrodenpotentiale nicht. 7 already indicates that the substrate to be processed by the device 10 spaced apart. The electrodes described below 17 . 18 are thus on the same side of the substrate 11 arranged. In the device according to the invention, moreover, it does not matter whether the substrate 11 or its surface 12 is formed conductive or insulating. That to the device 10 brought substrate 11 does not affect the electrode potentials.

Die Vorrichtung 10 umfasst ein zylindrisches Behältnis 15, welches bei dem Ausführungsbeispiel aus einem isolierenden, das heißt dielektrischen, Material besteht. 8 lässt erkennen, dass das Behältnis 15 einen im Wesentlichen quadratischen Querschnitt besitzt, der von vier Seitenwänden 16a, 16b, 16c, 16d gebildet wird. Durch das Behältnis 15 hindurch strömt im Wesentlichen entlang der Strömungsrichtung des Pfeiles x ein Trägergas, insbesondere Helium. Die Strömungsrichtung x entspricht dabei im Wesentlichen der Richtung einer Längsmittelachse des Behältnisses 15.The device 10 includes a cylindrical container 15 , which consists in the embodiment of an insulating, that is dielectric, material. 8th lets recognize that the container 15 has a substantially square cross-section, of four side walls 16a . 16b . 16c . 16d is formed. Through the container 15 A carrier gas, in particular helium, flows essentially along the flow direction of the arrow x. The flow direction x corresponds essentially to the direction of a longitudinal central axis of the container 15 ,

An der unteren Seitenwand 16a des Behältnisses 15 ist eine erste, im Wesentlichen plattenförmige Elektrode 17 angeordnet. Sie ist mit ihrer nackten Oberseite, also mit ihrer metallischen Außenfläche 19, dem Innenraum 24 des Behältnisses 15 zugewandt.At the lower side wall 16a of the container 15 is a first, substantially plate-shaped electrode 17 arranged. It is with her bare top, so with her metallic outer surface 19 , the interior 24 of the container 15 facing.

Eine zweite, im Wesentlichen plattenförmige Elektrode 18 ist bezüglich der 7 und 8 oberhalb der oberen Seitenwand 16c des Behältnisses 15 angeordnet. Die zweite Elektrode 18 ist mit einer Isolier-Umhüllung 20 versehen.A second, essentially plate-shaped electrode 18 is regarding the 7 and 8th above the upper side wall 16c of the container 15 arranged. The second electrode 18 is with an insulated cladding 20 Mistake.

Im Folgenden wird der Übersichtlichkeit halber die erste Elektrode 17 als stromaufwärtige Elektrode und die zweite Elektrode 18 als stromabwärtige Elektrode bezeichnet, was der Richtung x des Flusses des Trägergases Rechnung trägt.In the following, for clarity, the first electrode 17 as the upstream electrode and the second electrode 18 referred to as the downstream electrode, which takes into account the direction x of the flow of the carrier gas.

Die stromaufwärtige Elektrode 17 ist von der stromabwärtigen Elektrode 18 um den Abstand L in Axialrichtung, also in Richtung der Strömungsrichtung x des Trägergases, beabstandet. Zugleich ist die stromaufwärtige Elektrode 17 von der stromabwärtigen Elektrode 18 um einen Betrag R in Radialrichtung, also quer zur Strömungsrichtung x des Trägergases beabstandet. Die beiden Elektroden 17, 18 sind daher axial und radial voneinander beabstandet.The upstream electrode 17 is from the downstream electrode 18 by the distance L in the axial direction, ie in the direction of the flow direction x of the carrier gas, spaced. At the same time is the upstream electrode 17 from the downstream electrode 18 by an amount R in the radial direction, ie spaced transversely to the flow direction x of the carrier gas. The two electrodes 17 . 18 are therefore axially and radially spaced from each other.

Die kürzeste Verbindungslinie zwischen den beiden Elektroden 17, 18 ist mit 21 bezeichnet. Es handelt sich dabei um die Linie, die auf kürzestem Wege eine Außenkante 25a der ersten Elektrode 17 mit einer Außenkante 25b der zweiten Elektrode 18 verbindet. Die Elektroden 17, 18 sind bei dem Ausführungsbeispiel der 7 und 8 im Wesentlichen plattenförmig ausgebildet. Dementsprechend sind die beiden einander zugewandten Randkanten 25a, 25b der beiden Elektroden 17, 18, die im Folgenden als Wirkkanten bezeichnet werden, jeweils entlang einer Geraden ausgerichtet und zueinander parallel.The shortest connecting line between the both electrodes 17 . 18 is with 21 designated. It is the line, the shortest way an outer edge 25a the first electrode 17 with an outer edge 25b the second electrode 18 combines. The electrodes 17 . 18 are in the embodiment of 7 and 8th formed substantially plate-shaped. Accordingly, the two facing edges 25a . 25b the two electrodes 17 . 18 , which are referred to below as the effective edges, each aligned along a straight line and parallel to each other.

Wird zwischen den beiden Elektroden 17, 18 eine Wechselspannung einer geeigneten Frequenz und einer geeigneten Amplitude angelegt, was über einen in den 7 und 8 nicht dargestellten Spannungsgenerator geschieht, so bildet sich ein Entladungshauptkanal 22 im Bereich der kürzesten Verbindungslinie 21 aus, und zwar im Wesentlichen entlang der kürzesten Verbindungslinie 21. Der Hauptkanal 22 der Entladung ist in den 1, 7 und 8 schematisch im Querschnitt nach Art einer schmalen, langgestreckten Wolke dargestellt. Ein derartiges Bild ergibt sich auch für einen Betrachter, wenn mit geeigneten Mitteln eine bildliche Aufnahme von der Vorrichtung im Betrieb gemacht wird.Will be between the two electrodes 17 . 18 an alternating voltage of a suitable frequency and a suitable amplitude is applied, which has one in the 7 and 8th not shown voltage generator is done, then forms a discharge main channel 22 in the area of the shortest connecting line 21 essentially along the shortest connecting line 21 , The main channel 22 the discharge is in the 1 . 7 and 8th shown schematically in cross section in the manner of a narrow, elongated cloud. Such an image also results for a viewer when a suitable image is taken of the device during operation by suitable means.

Durch Wechselwirkung des Entladungshauptkanales mit dem Trägergas bildet sich ein Plasma 23, eine sogenannte Primärentladung, nach Art einer Plasmawolke, die in Richtung zu dem Substrat 11 hin in einem Plasma-Jet 13 mündet. Bei geeigneter Wahl des Flusses des Trägergases kann das Substrat 11 mittels des Plasma-Jets bearbeitet werden.By interaction of the main discharge channel with the carrier gas, a plasma is formed 23 , a so-called primary discharge, in the manner of a plasma cloud, towards the substrate 11 out in a plasma jet 13 empties. With a suitable choice of the flow of the carrier gas, the substrate 11 be processed by means of the plasma jet.

Dadurch, dass der Hauptentladungskanal 22 im Wesentlichen entlang der kürzesten Verbindungslinie 21 eine besondere räumliche Lage und Länge, bezogen auf die Richtung x des Stromes des Trägergases einnimmt, kann ein besonders langer und intensiver Plasma-Jet 13 gebildet werden. Die vorherbestimmbare räumliche Anordnung des Hauptentladungskanales 22 bewirkt eine Maximierung der Leistungseinkopplung in die chemisch und physikalisch angeregten Spezies in dem Trägergas. Dadurch, dass der Hauptentladungskanal 22 unter einem spitzen Winkel α zu der Strömungsrichtung x des Trägergases geneigt ist, kann das Trägergas mit einem großen Volumen mit dem Hauptentladungskanal 22 zusammenwirken und wird auf diese Weise räumlich und zeitlich besonders gut geführt. Aufgrund eines längeren und intensiveren Plasma-Jets 13 kann das Substrat effizienter behandelt werden.Because of the main discharge channel 22 essentially along the shortest connecting line 21 a particular spatial position and length, based on the direction x of the stream of carrier gas occupies a particularly long and intense plasma jet 13 be formed. The predeterminable spatial arrangement of the main discharge channel 22 causes maximization of power coupling into the chemically and physically excited species in the carrier gas. Because of the main discharge channel 22 is inclined at an acute angle α to the flow direction x of the carrier gas, the carrier gas having a large volume with the main discharge channel 22 work together and is therefore well managed in terms of space and time. Due to a longer and more intense plasma jet 13 the substrate can be treated more efficiently.

Anhand der 1 soll nun ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 beschrieben werden, bei dem das Behältnis 15 als ein kreiszylindrisches hohles Rohr 15 ausgebildet ist. Innerhalb des äußeren Rohres 15 ist konzentrisch zu diesem ausgerichtet ein zweites inneres Rohr 26 angeordnet. Durch das Innenrohr 26 hindurch kann entlang der Strömungsrichtung y, also im Wesentlichen parallel zu der Strömungsrichtung x des Trägergases, ein Prozessgas strömen. Auch das Innenrohr 26 besteht aus dielektrischem Material.Based on 1 Now, a second embodiment of the device according to the invention 10 be described, in which the container 15 as a circular cylindrical hollow tube 15 is trained. Inside the outer tube 15 is concentrically aligned with this a second inner tube 26 arranged. Through the inner tube 26 A process gas can flow along the direction of flow y, that is to say essentially parallel to the flow direction x of the carrier gas. Also the inner tube 26 consists of dielectric material.

Die erste Elektrode 17 ist im Wesentlichen hülsenartig, also nach Art eines axial langgestreckten Ringes ausgebildet und auf der Außenmantelfläche 33 des Innenrohres 26 aufgebracht. Mit ihrer Außenseite 19 ist sie dem ringraumförmigen Innenraum 24 des Behältnisses 15 zugewandt.The first electrode 17 is substantially sleeve-like, that is formed in the manner of an axially elongated ring and on the outer circumferential surface 33 of the inner tube 26 applied. With her outside 19 is she the annular space interior 24 of the container 15 facing.

Die zweite, stromabwärtige Elektrode 18 ist auf der Außenmantelfläche 34 des Außenrohres 15 angebracht. Sie ist ebenfalls im Wesentlichen ringförmig oder hülsenartig ausgebildet und umgibt das Außenrohr 15 in Umfangsrichtung. Auf ihrer Außenmantelfläche 35 ist die stromabwärtige Elektrode 18 von einer Isolier-Umhüllung 20 umgeben. Auch die zu dem Substrat 11 hin gerichtete Ringstirnfläche einschließlich der Randkante 36 der zweiten Elektrode 18 ist von einem Bereich 20a der Isolier-Umhüllung 20 umgeben.The second, downstream electrode 18 is on the outer surface 34 of the outer tube 15 appropriate. It is also substantially annular or sleeve-like and surrounds the outer tube 15 in the circumferential direction. On its outer surface 35 is the downstream electrode 18 from an insulated cladding 20 surround. Also to the substrate 11 directed annular end face including the peripheral edge 36 the second electrode 18 is from an area 20a the insulating cladding 20 surround.

Die erste Elektrode 17 ist über eine Verbindungsleitung 28a und die zweite Elektrode 18 über eine Verbindungsleitung 28b mit einem Wechselspannungsgenerator 27 verbunden. Bei Anlegen einer Wechselspannung einer Frequenz typischerweise zwischen 1 und 30 kHz und bei einer Amplitude von 100 V bis 10 kV kommt es zur Bildung eines Hauptentladungskanales 22 im Wesentlichen entlang einer kürzesten Verbindungslinie 21 zwischen einer Wirkkante 25a und der ersten Elektrode 17 und einer Wirkkante 25b der zweiten Elektrode 18.The first electrode 17 is via a connection line 28a and the second electrode 18 over a connecting line 28b with an AC generator 27 connected. When an alternating voltage of a frequency typically between 1 and 30 kHz and at an amplitude of 100 V to 10 kV is applied, a main discharge channel is formed 22 essentially along a shortest connecting line 21 between an active edge 25a and the first electrode 17 and an effective edge 25b the second electrode 18 ,

1 zeigt schematisch eine realitätsnahe bildliche Momentaufnahme der Vorrichtung im Betrieb, aus der deutlich wird, dass der Hauptentladungskanal 22 von der kürzesten Verbindungslinie 21 tatsächlich nur geringfügig abweicht. Dies ist unter anderem begründet in der Strömungsgeschwindigkeit des Trägergases entlang der Strömungsrichtung x. 1 schematically shows a close-to-reality pictorial snapshot of the device in operation, it is clear that the main discharge channel 22 from the shortest connecting line 21 actually deviates only slightly. This is due inter alia to the flow velocity of the carrier gas along the flow direction x.

Des Weiteren muss hinsichtlich der 1 angemerkt werden, dass 1 eine Bild-Aufnahme zu einem bestimmten Zeitpunkt darstellt. Würde man den Zustand der Vorrichtung gemäß 1 einige Mikrosekunden früher oder später betrachten, stellt man fest, dass sich an einem anderen Bereich zwischen den beiden Elektroden 17 und 18 Hauptentladungskanäle 22 bilden.Furthermore, regarding the 1 be noted that 1 represents a picture shot at a given time. Would you change the state of the device according to 1 Looking at a few microseconds sooner or later, you notice that there is another area between the two electrodes 17 and 18 Main discharge channels 22 form.

Bei dem Ausführungsbeispiel der 1 besitzt die erste Elektrode 17 und die zweite Elektrode 18 beispielsweise jeweils eine kreisförmige Wirkkante 25a, 25b. Die jeweils kürzesten Verbindungslinien 21 zwischen den beiden Wirkkanten 25a, 25b sind daher rotationssymmetrisch um die Mittellängsachse M der Vorrichtung 10 herum verteilt. Da die Hauptentladungskanäle 22 jeweils nur einige Mikrosekunden bestehen bleiben, welches im Folgenden detaillierter beschrieben wird, bilden sich innerhalb kurzer Zeit nacheinander jeweils unterschiedliche Hauptentladungskanäle.In the embodiment of the 1 owns the first electrode 17 and the second electrode 18 for example, in each case a circular active edge 25a . 25b , The shortest connecting lines 21 between the two edges of action 25a . 25b are therefore rotationally symmetrical about the central longitudinal axis M of the device 10 distributed around. Because the main discharge channels 22 remain in each case only a few microseconds, which will be described in more detail below, formed within a short time each successively different main discharge channels.

Durch Wechselwirkung des Trägergases mit den Hauptentladungskanälen 22 kommt es zur Bildung einer Plasmawolke 23, die in einen Plasma-Jet 13 mündet, der aus der Plasma-Jet-Öffnung 14 aus der Vorrichtung 10 extrahiert wird.By interaction of the carrier gas with the main discharge channels 22 it comes to the formation of a plasma cloud 23 into a plasma jet 13 flows out of the plasma jet opening 14 from the device 10 is extracted.

Das Prozessgas gelangt durch einen Prozessgas-Auslass 32, also dem bezüglich 1 linken Ende des Innenrohres 26, in den Plasma-Jet 13 hinein und bildet dort eine Kernzone 29 aus Prozessgas, die bis zur Substratoberfläche 12 reicht. Der Plasma-Jet 13 bildet eine Art Mantelzone 30 aus, die die Kernzone 29 umgibt. In dem Fußbereich 31 des Plasma-Jets 13, in dem dieser auf die Substratoberfläche 12 trifft, verbreitert sich der Plasma-Jet 13, wobei sich auch im Bereich des Fußes 31 noch eine Kernzone 29a und eine Mantelzone 30a erkennen lässt. Diese Ausbildung von Kernzone 29 und Mantelzone 30 ermöglicht eine besonders homogene Bearbeitung des Substrates 11 bei einer besonders großen Bearbeitungstiefe.The process gas passes through a process gas outlet 32 So, with respect to 1 left end of the inner tube 26 , in the plasma jet 13 into it and forms a core zone there 29 from process gas, which extends to the substrate surface 12 enough. The plasma jet 13 forms a kind of mantle zone 30 out, which is the core zone 29 surrounds. In the foot area 31 of the plasma jet 13 in which this on the substrate surface 12 meets, widens the plasma jet 13 , being also in the area of the foot 31 still a core zone 29a and a jacket zone 30a lets recognize. This training of core zone 29 and mantle zone 30 allows a particularly homogeneous processing of the substrate 11 with a particularly large processing depth.

Der außen liegende Mantelbereich 30 weist eine höhere Konzentration von metastabil angeregten Spezies auf, wodurch in diesem Bereich eine höhere Elektronenkonzentration erreicht wird und ein Transfer der elektromagnetischen Leistung auf eine größere Entfernung entlang des Plasma-Jets 13 und über eine größere Fläche des Substrates 11 im Fußbereich 31 des Plasma-Jets 13 möglich ist. Bei einer solchen Struktur des Plasma-Jets 13 vermischen sich das Trägergas mit dem Prozessgas erst an der Oberfläche 12 des Substrates, wodurch es erst dort zur intensiven Energieübertragung durch Quenching und Penning-Stöße von den Teilchen aus dem Mantelbereich 30a mit den Teilchen aus dem Kernbereich 29b kommt. In dem Mantelbereich 30a befinden sich nicht nur die metastabil angeregten Helium-Atome und Moleküle. Ein Teil der metastabilen Anregungsenergie wird auf die in der umgebenden Luft enthaltenden Stickstoff-Moleküle übertragen. Es kommt zur Erzeugung von sehr langlebigen metastabil angeregten Stickstoff-Molekülen, die sowohl zum Transfer der chemischen als auch elektromagnetischen Energie zum Substrat 11 beitragen.The outer jacket area 30 has a higher concentration of metastable excited species, resulting in a higher electron concentration in this region and a transfer of electromagnetic power to a greater distance along the plasma jet 13 and over a larger area of the substrate 11 in the foot area 31 of the plasma jet 13 is possible. In such a structure of the plasma jet 13 The carrier gas mix with the process gas only at the surface 12 of the substrate, whereby it only there for intense energy transfer by quenching and Penning shocks from the particles from the cladding region 30a with the particles from the core area 29b comes. In the jacket area 30a Not only are the metastable excited helium atoms and molecules. Part of the metastable excitation energy is transferred to the nitrogen molecules contained in the surrounding air. This leads to the generation of very long-lived metastable nitrogen molecules, which transfer both the chemical and the electromagnetic energy to the substrate 11 contribute.

Das Innenrohr 26 und das Außenrohr 15 sind aus einem elektrischen Isolator gebildet. Im Bereich der zweiten Elektrode 18 bildet das Außenrohr 15 daher unmittelbar die dielektrische Barriere aus.The inner tube 26 and the outer tube 15 are made of an electrical insulator. In the area of the second electrode 18 forms the outer tube 15 therefore directly the dielectric barrier.

Bei einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel kann zwischen der ersten Elektrode 17 und der zweiten Elektrode 18 selbstverständlich auch noch eine zweite dielektrische Barriere angeordnet sein. Beispielsweise, kann dazu auf der Außenumfangsfläche 19 der ersten Elektrode 17 eine weitere Isolier-Umhüllung angebracht werden.In an embodiment not shown, between the first electrode 17 and the second electrode 18 Of course, also be arranged a second dielectric barrier. For example, this may be on the outer peripheral surface 19 the first electrode 17 another insulating cladding is to be installed.

Die erste Elektrode 17 ist von der zweiten Elektrode 18 um einen Axialabstand L beabstandet. Der Radialabstand R zwischen der ersten Elektrode 17 und der zweiten Elektrode 18 ist in Umfangsrichtung um die Mittellängsachse M herum konstant.The first electrode 17 is from the second electrode 18 spaced by an axial distance L. The radial distance R between the first electrode 17 and the second electrode 18 is constant in the circumferential direction about the central longitudinal axis M around.

Die zweite Elektrode 18 befindet sich näher am Substrat 11, als die erste Elektrode 17. Dies ermöglicht eine besonders vorteilhafte Konstruktion.The second electrode 18 is closer to the substrate 11 , as the first electrode 17 , This allows a particularly advantageous construction.

Für gegebene Betriebsbedingungen gibt es einen Abstand L, bei dem die Länge I des Plasma-Jets 13 maximal ist. Wenn der Abstand L zu kurz ist, bietet die Länge der Entladungskanäle 22 zwischen den Elektrodenkanten 25a und 25b zu wenig Wechselwirkung mit dem Trägergas, wodurch die Konzentration der angeregten Spezies in dem Plasma-Jet 13 sinkt. Wenn der Abstand L zu lang ist, verringert sich das zwischen den Elektroden 17, 18 entstehende elektrische Wechselfeld entlang der kürzesten Verbindungslinie 21, wodurch die Intensität der Primärentladung sinkt. Dies führt ebenfalls zur Verringerung der Konzentration der angeregten Spezies in dem Plasma-Jet 13. Mit steigender Konzentration der metastabil angeregten Spezies im Plasma-Jet 13 sinkt die zur Erreichung eines gegebenen Ionisationsgrades des Plasma-Jets notwendige Energie. Dies führt bei konstant bleibender Leistung zu höheren Elektronenkonzentration und einem größeren Volumen, vor allem einer größeren Länge I, des Plasma-Jets.For given operating conditions, there is a distance L at which the length I of the plasma jet 13 is maximum. If the distance L is too short, provides the length of the discharge channels 22 between the electrode edges 25a and 25b too little interaction with the carrier gas, causing the concentration of excited species in the plasma jet 13 sinks. If the distance L is too long, this will decrease between the electrodes 17 . 18 resulting alternating electric field along the shortest connecting line 21 , whereby the intensity of the primary discharge decreases. This also reduces the concentration of excited species in the plasma jet 13 , With increasing concentration of metastable excited species in the plasma jet 13 decreases the energy necessary to achieve a given degree of ionization of the plasma jet. This leads to higher electron concentration and a larger volume, above all a longer length I, of the plasma jet, while the power remains constant.

Die effizienteste Methode der Leistungsversorgung ist ein Resonanzschaltkreis. In solchem Fall hat das Spannungssignal die Form einer Sinus-Funktion. Aber die Entladung kann prinzipiell auch mit Spannungssignalen anderer Formen versorgt werden. Die Anwendung eines Resonanzschaltkreises als Spannungsgenerator für den Plasma-Jet 13 ermöglicht die höchste Effizienz der Leistungseinkopplung und den Verzicht auf eine Abstimmeinheit. Während der Experimente mit dieser Ausführung der Erfindung wurde festgestellt, dass sich der längste Plasma-Jet 13 mit geerdeter Innenelektrode 17 und polarisierter Außenelektrode 18 erreichen lässt. Aber prinzipiell funktioniert die Vorrichtung auch mit einer geerdeten Außenelektrode 18 oder mit einem zwischen den Elektrodenpotentialen liegenden Erdepunkt. Durch die elektrische Verschiebung der Elektrodenpotentiale im Bezug auf Erdepunkt, z.B. durch die Anwendung eines Spannungsteilers, lässt sich die Länge I des Jets 13 kontrollieren, was zur gezielten Verstellung der Behandlungstiefe des Plasma-Jets 13 benutzt werden kann.The most efficient method of powering is a resonant circuit. In such case the voltage signal has the form of a sine function. But the discharge can in principle also be supplied with voltage signals of other shapes. The application of a resonant circuit as a voltage generator for the plasma jet 13 allows the highest efficiency of power input and the elimination of a tuning unit. During the experiments with this embodiment of the invention it was found that the longest plasma jet 13 with earthed internal electrode 17 and polarized outer electrode 18 can achieve. But in principle, the device also works with a grounded outer electrode 18 or with a ground point lying between the electrode potentials. Due to the electrical displacement of the electrode potentials with respect to ground point, for example by the application of a voltage divider, the length I of the jet can be 13 control what's targeted th adjustment of the treatment depth of the plasma jet 13 can be used.

Die Außenelektrode 18 ist mit einer Isolierversiegelung 20, 20a versehen, die die Ausbreitung von Koronaentladungen startend von der Kante 36 der Außenelektrode 18, über die Ringstirnfläche 37 des Außenrohres 15 herum verhindert. Solche parasitäre Entladungen führen zur Generierung von Ozon und Stickoxiden in der Umgebungsluft mit Konzentrationen, die weit die zulässigen Grenzwerte überschreiten. Sie bewirken auch die Ausbildung einer „Virtuellen" Außenelektrode, deren Fläche durch die Fläche der Korona-Entladungen erhöht wird. Es wird auch ein großer Teil der elektrischen Energie in diese parasitären Korona-Entladungen eingekoppelt. Aus diesen Gründen ist die konstruktive Vermeidung dieses unerwünschten Effektes sehr wichtig.The outer electrode 18 is with an insulating seal 20 . 20a provided that the spread of corona discharges starting from the edge 36 the outer electrode 18 , over the ring end face 37 of the outer tube 15 prevented around. Such parasitic discharges lead to the generation of ozone and nitrogen oxides in the ambient air with concentrations that far exceed the permissible limits. They also cause the formation of a "virtual" outer electrode whose area is increased by the area of the corona discharges, and a large part of the electrical energy is also coupled into these parasitic corona discharges.For these reasons, constructive avoidance of this undesirable effect very important.

Es wurde auch experimentell nachgewiesen, dass sich ein wesentlich längerer Plasma-Jet 13 unter Bedingungen der laminaren Strömung erreichen lässt. Praktisch bedeutet es, dass die Länge I des Jets 13 mit steigendem Gasfluss nicht monoton wächst, sondern für einen bestimmten Gasfluss ein Maximum erreicht und es bei einer weiteren Erhöhung des Gasflusses zu einer Verringerung der Plasma-Jet-Länge I kommt. Einen Einfluss auf den Übergang von der laminaren zur turbulenten Strömung hat nicht nur der gesamte Gasfluss sondern auch die Art und Weise, wie das Prozessgas dem Trägergas zugeführt wird.It has also been experimentally proven that a much longer plasma jet 13 under laminar flow conditions. Practically, it means that the length I of the jet 13 does not grow monotonically with increasing gas flow, but reaches a maximum for a certain gas flow and it comes to a further increase in the gas flow to a reduction of the plasma jet length I. Not only the entire gas flow has an influence on the transition from the laminar to the turbulent flow, but also the way in which the process gas is supplied to the carrier gas.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es wichtig, dass die Austrittsgeschwindigkeiten des Trägergases und des Prozessgases ähnlich sind um Verwirbelungen zu vermeiden. Dies ist erfüllt, wenn das Verhältnis der Querschnittsfläche des koaxialen Bereiches 24 (Ringraum) zwischen dem Außenrohr 15 und dem Innenrohr 26 und der Querschnittsfläche der Öffnung des Innenrohres 26 ca. gleich dem Verhältnis des Trägergas-Flusses zu dem Prozessgasfluss ist.In the device according to the invention, it is important that the exit velocities of the carrier gas and the process gas are similar to avoid turbulence. This is satisfied when the ratio of the cross-sectional area of the coaxial area 24 (Annulus) between the outer tube 15 and the inner tube 26 and the cross-sectional area of the opening of the inner tube 26 is approximately equal to the ratio of the carrier gas flow to the process gas flow.

Bedeutsam für die optimale Gestaltung der Struktur des Plasma-Jets 13 ist auch der Abstand d zwischen dem Prozessgasaustritt 32 und dem Trägergasaustritt 14. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem der Auslass 32 des Prozessgases sich näher an dem Substrat 11 befindet, als der Auslass 14 des Plasma-Jets 13 beziehungsweise der Trägergasauslass 14. Der Abstand d kann dabei etwa bis zu dem Doppelten des Innendurchmessers 38 des Außenrohres 15 betragen.Significant for the optimal design of the structure of the plasma jet 13 is also the distance d between the process gas outlet 32 and the carrier gas exit 14 , 1 shows an embodiment in which the outlet 32 the process gas is closer to the substrate 11 located as the outlet 14 of the plasma jet 13 or the carrier gas outlet 14 , The distance d can be approximately up to twice the inner diameter 38 of the outer tube 15 be.

Alternativ ist auch denkbar, dass sich der Auslass 14 des Behältnisses 15 für das Trägergas näher an dem Substrat 11 befindet, als der Auslass 32 des Prozessgases. Der Abstand zwischen dem Auslass 14 und dem Auslass 32 kann in diesem Falle bis zu dem zehnfachen des Innendurchmessers 38 des Außenrohres 15 betragen. Die Wahl des Abstandes d ist abhängig von dem Prozessgas und von den Prozessbedingungen.Alternatively, it is also conceivable that the outlet 14 of the container 15 for the carrier gas closer to the substrate 11 located as the outlet 32 of the process gas. The distance between the outlet 14 and the outlet 32 can in this case up to ten times the inner diameter 38 of the outer tube 15 be. The choice of the distance d depends on the process gas and on the process conditions.

Das Ausführungsbeispiel der 2 zeigt eine Vorrichtung 40 in einer Darstellung gemäß 1, bei der mehrere der in 1 dargestellten Vorrichtungen 10 in einer Reihe angeordnet sind. Das Ausführungsbeispiel der 2 zeigt vier in Reihe angeordnete Vorrichtungen 10, die jeweils einen Plasma-Jet 13a, 13b, 13c, 13d erzeugen. Die Bearbeitungsbreite B beträgt somit etwa das Vierfache der Bearbeitungsbreite der Vorrichtung 10 gemäß 1. Aus Darstellungsgründen sind der Hauptentladungskanal 22 und die Kernzone 29 gemäß 1 bei dem Ausführungsbeispiel der 2 nicht dargestellt.The embodiment of 2 shows a device 40 in a representation according to 1 in which several of the in 1 illustrated devices 10 arranged in a row. The embodiment of 2 shows four devices arranged in series 10 , each one a plasma jet 13a . 13b . 13c . 13d produce. The processing width B is thus about four times the processing width of the device 10 according to 1 , For purposes of illustration, the main discharge channel 22 and the core zone 29 according to 1 in the embodiment of the 2 not shown.

Die in ihrer Gesamtheit in 2 mit 40 bezeichnete Multi-Jet-Plasmaquelle weist ein Isoliergehäuse 39 auf, an dem die Außenrohre 15a, 15b, 15c, 15d in paralleler Ausrichtung zueinander befestigt sind. Die Innenrohre 26a, 26b, 26c, 26d sind an einer Befestigungsplatte 43 befestigt. Die Befestigungsplatte 43 sorgt darüber hinaus für eine elektrische Verbindung der vier Innenelektroden 17a, 17b, 17c, 17d miteinander, die gemeinsam mit einem Massepol 45 sowie über die Verbindungsleitung 28a mit der Spannungsversorgung 27 verbunden sind. Die Außenelektroden 18a, 18b, 18c, 18d sind über Leitungsabschnitte 44a, 44b, 44c miteinander und über einen Leitungsabschnitt 28b mit der Spannungsquelle 27 verbunden. Alle Außenelektroden 18a, 18b, 18c, 18d befinden sich somit auf gleichem Potential. Auch alle Innenelektroden 17a, 17b, 17c, 17d befinden sich jeweils auf gleichem Potential.In their entirety in 2 With 40 designated multi-jet plasma source has an insulating housing 39 on, on which the outer tubes 15a . 15b . 15c . 15d are fastened in parallel alignment with each other. The inner tubes 26a . 26b . 26c . 26d are on a mounting plate 43 attached. The mounting plate 43 also ensures an electrical connection of the four internal electrodes 17a . 17b . 17c . 17d with each other, which together with a ground pole 45 as well as over the connecting line 28a with the power supply 27 are connected. The outer electrodes 18a . 18b . 18c . 18d are over line sections 44a . 44b . 44c with each other and over a line section 28b with the voltage source 27 connected. All external electrodes 18a . 18b . 18c . 18d are thus at the same potential. Also all internal electrodes 17a . 17b . 17c . 17d are each at the same potential.

Ein erster Gasverteilungsraum 41 für das Prozessgas versorgt über eine gemeinsame Prozessgas-Einlassöffnung 46 die vier Innenrohre 26a, 26b, 26c, 26d mit Prozessgas. Ein zweiter Gasverteilungsraum 42 versorgt über eine gemeinsame Trägergas-Einlassöffnung 47 die vier Behältnisse 15a, 15b, 15c, 15d mit Trägergas.A first gas distribution room 41 for the process gas supplied via a common process gas inlet opening 46 the four inner tubes 26a . 26b . 26c . 26d with process gas. A second gas distribution room 42 powered by a common carrier gas inlet port 47 the four containers 15a . 15b . 15c . 15d with carrier gas.

Bei der Beobachtung eines Plasma-Jets 13 und seiner Primärentladung 22 mit bloßem Auge oder mit einer Kamera mit Belichtungszeiten im ms-Bereich gewinnt man den Eindruck, dass es sich um eine räumlich homogene und zeitlich stabile Entladungsart handelt. Dieser Eindruck erweist sich als falsch bei Betrachtung von ICCD-Aufnahmen im Mikrosekunden-Bereich. Die Entladung besteht aus partiellen Entladungen, den Entladungskanälen 22, die sich zwischen der Kante 25a der Innenelektrode und der Innenfläche 48 (1) des Außenrohrs 15 radial innerhalb der Außenelektrode 18 ausbilden. Die dielektrische Innenfläche 48 des Außenrohrs 15 hat nur eine bestimmte Aufnahmefähigkeit für die elektrische Ladung. Da diese Ladung auf der Außenrohroberfläche 48 länger als eine Periode der Spannungsversorgung verweilt, findet die nächste Entladung an einem anderen Bereich der inneren Fläche 48 des Außenrohrs 15 statt. Dieser Effekt kann zur gezielten Steuerung der Ausbildung des Hauptkanals 22 der Entladung benutzt werden.When watching a plasma jet 13 and its primary discharge 22 With the naked eye or with a camera with exposure times in the ms range one gets the impression that it is a spatially homogeneous and temporally stable discharge. This impression turns out to be wrong when considering ICCD recordings in the microsecond range. The discharge consists of partial discharges, the discharge channels 22 that is between the edge 25a the inner electrode and the inner surface 48 ( 1 ) of the outer tube 15 radially inside the outer electrode 18 form. The dielectric inner surface 48 of the outer tube 15 has only a certain receptivity for the electric charge. Because this charge on the outer tube surface 48 lasts longer than one period of the power supply, the next discharge will find another area of the inner surface 48 of the outer tube 15 instead of. This effect can be used to selectively control the formation of the main channel 22 to be used for unloading.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung 10, wird die Beeinflussung des Haupt-Entladungskanals 22 durch die grundsätzliche Geometrie der Elektroden 17, 18 erreicht. Anhand der 3 bis 6 sollen nun verschiedene Ausführungen eines optimierten Elektroden-Designs beispielhaft erläutert werden.In the device according to the invention 10 , will affect the main discharge channel 22 through the basic geometry of the electrodes 17 . 18 reached. Based on 3 to 6 Now, various embodiments of an optimized electrode design will be exemplified.

3 zeigt beispielhaft in einer zylindrischen Projektion die geometrische Form der Außenelektrode 18 und der Innenelektrode 17. Zum besseren Verständnis sei angemerkt, dass diese zylindrische Projektion, die man auch als zylindrische Abwicklung oder als Azimuthal-Projektion bezeichnet, die beiden Elektroden 17, 18 in einem aufgeschnittenen, flach liegenden Zustand darstellt. Der Azimuthal-Winkel auf der Koordinate des Diagrammes gibt somit, bezogen auf die Längsmittelachse M der Vorrichtung 10 in 1, den Umfangswinkel an, wobei auf der Abszisse des Koordinatensystems der 3 der Axialverlauf der beiden Elektroden 17, 18 dargestellt wird. 3 shows by way of example in a cylindrical projection, the geometric shape of the outer electrode 18 and the inner electrode 17 , For a better understanding, it should be noted that this cylindrical projection, which is also referred to as a cylindrical development or azimuthal projection, the two electrodes 17 . 18 in a cut-open, flat-lying state. The azimuth angle on the coordinate of the diagram thus gives, relative to the longitudinal center axis M of the device 10 in 1 , the circumferential angle, wherein on the abscissa of the coordinate system of 3 the axial course of the two electrodes 17 . 18 is pictured.

Aus 3 wird deutlich, dass die Wirkkante 25a der inneren Elektrode 17 und die Wirkkante 25b der äußeren Elektrode 18 von einer Kreisform abweicht. Es sind hingegen Vorsprünge 49a, 49b, 49c, 49d in den beiden Elektroden 17, 18 vorgesehen, die zu einer Wirkkante 25a, 25b der Elektroden 17, 18 führen, die genau definierte, kürzeste Verbindungslinien 21a und 21b aufweist. Die Elektrodengeometrie der 3 ergibt zwei exakt gleichlange kürzeste Verbindungslinien, nämlich die Verbindungslinien 21a und 21b zwischen den Vorsprüngen 49a und 49c bzw. zwischen den Vorsprüngen 49b und 49d.Out 3 it becomes clear that the effective edge 25a the inner electrode 17 and the effective edge 25b the outer electrode 18 deviates from a circular shape. On the other hand, they are projections 49a . 49b . 49c . 49d in the two electrodes 17 . 18 provided, leading to an effective edge 25a . 25b the electrodes 17 . 18 lead, the well-defined, shortest connecting lines 21a and 21b having. The electrode geometry of the 3 results in two exactly equal shortest connecting lines, namely the connecting lines 21a and 21b between the projections 49a and 49c or between the projections 49b and 49d ,

Der 3 entnimmt man des Weiteren, dass die Vorsprünge 49a, 49b der ersten Elektrode 17 zu den Vorsprüngen 49c, 49d der zweiten Elektrode 18 umfangsversetzt sind. Dementsprechend ist die kürzeste Verbindungslinie 21a, 21b auch in der Darstellung der 3 nicht parallel zu der Strömungsrichtung x des Trägergases ausgebildet, sondern verläuft schräg zu dieser unter einem spitzen Winkel. Die kürzeste Verbindungslinie 21a, 21b darf man sich darüber hinaus nicht entlang einer Geraden verlaufend vorstellen, sondern unter der Berücksichtigung der geometrischen Anordnung von Innenrohr 26 und Außenrohr 15 derart, dass die kürzeste Verbindungslinie 21a, 21b ein Abschnitt einer Wendel ist. Die kürzeste Verbindungslinie 21a, 21b ist somit gekrümmt, da sie per Definition das Innenrohr 26 nicht schneiden kann.Of the 3 Furthermore, if one deduces that the projections 49a . 49b the first electrode 17 to the tabs 49c . 49d the second electrode 18 are circumferentially offset. Accordingly, the shortest connecting line 21a . 21b also in the presentation of 3 is not formed parallel to the flow direction x of the carrier gas, but extends obliquely to this at an acute angle. The shortest connecting line 21a . 21b In addition, one should not imagine running along a straight line, but taking into account the geometric arrangement of the inner tube 26 and outer tube 15 such that the shortest connecting line 21a . 21b a section of a helix is. The shortest connecting line 21a . 21b is thus curved, as it is by definition the inner tube 26 can not cut.

Die Anordnung der Vorsprünge 49a, 49b, 49c, 49d führt zur Ausbildung eines zur Gasflussrichtung x schräg verlaufenden Haupt-Entladungskanals 22, der der kürzesten Verbindungslinie 21a, 21b im Wesentlichen angenähert ist.The arrangement of the projections 49a . 49b . 49c . 49d leads to the formation of a gas discharge direction x obliquely extending main discharge channel 22 , the shortest connecting line 21a . 21b is substantially approximated.

Im Fall von kreisförmigen parallelen Elektrodenkanten 25a, 25b, die in 3 nicht dargestellt sind, bilden sich Haupt-Entladungskanäle 22, die in einer Darstellung gemäß 3 parallel zum Gasfluss x und unter Umständen nur in einem schmalen Bereich der azimuthalen Lage auftreten. Demzufolge kann das meiste Trägergas durch die Zone der Primärenentladung 22 hindurchfließen, ohne mit den Haupt-Entladungskanälen 22 zu wechselwirken. Durch die Begünstigung der Entstehung von mehr als einem Haupt-Entladungskanal 22 und durch seine von der Parallelität zur Hauptachsenrichtung x abweichende Lage, wird das Volumen, in dem die Wechselwirkung zwischen dem Trägergas und dem Haupt-Entladungskanal 22 stattfindet, wesentlich vergrößert. Dadurch entstehen die metastabil angeregten Spezies in einer viel größeren Menge und in einem viel größeren Volumen. Dies führt zur Ausbildung eines längeren und intensiveren Plasma-Jet.In the case of circular parallel electrode edges 25a . 25b , in the 3 not shown, form main discharge channels 22 in a representation according to 3 parallel to the gas flow x and may occur only in a narrow range of the azimuthal position. As a result, most of the carrier gas can pass through the zone of primary discharge 22 flow through without the main discharge channels 22 to interact. By favoring the emergence of more than one main discharge channel 22 and by its position deviating from the parallelism to the major axis direction x, the volume becomes that in which the interaction between the carrier gas and the main discharge channel 22 takes place, significantly enlarged. This produces the metastable excited species in a much larger amount and in a much larger volume. This leads to the formation of a longer and more intense plasma jet.

Bei dem Ausführungsbeispiel der 3 bilden sich demgemäß Hauptentladungskanäle 22, die im Wesentlichen an die kürzesten Verbindungslinien 21a, 21b angenähert sind. Auch die Hauptentladungskanäle 22 verlaufen somit entlang einem Abschnitt einer Wendel.In the embodiment of the 3 Accordingly, main discharge channels are formed 22 , which are essentially connected to the shortest connecting lines 21a . 21b are approximated. Also the main discharge channels 22 thus run along a section of a coil.

Die Zahl von Vorsprüngen 49a, 49b, 49c, 49d an den beiden Elektroden 17, 18 ist lediglich beispielhaft zu verstehen und abhängig von der Art der Anwendung der Vorrichtung 10.The number of protrusions 49a . 49b . 49c . 49d at the two electrodes 17 . 18 is merely illustrative and depends on the type of application of the device 10 ,

4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Elektrodenanordnung in einer Darstellung gemäß 3. Aus 4 wird deutlich, dass die Außenelektrode 18 zwei spiralartige Arme 50a und 50b aufweist. Die beiden Elektrodenarme 50a, 50b sind nach Art von langgestreckten Vorsprüngen ausgebildet und erstrecken sich wendelförmig um das in 4 nicht dargestellte Innenrohr 26 gemäß 1 herum. 4 shows a further embodiment of an electrode assembly in a representation according to 3 , Out 4 it becomes clear that the outer electrode 18 two spiral-like arms 50a and 50b having. The two electrode arms 50a . 50b are formed in the manner of elongated projections and extend helically around the in 4 not shown inner tube 26 according to 1 around.

Anzumerken ist in diesem Zusammenhang, dass die Elektrodenanordnungen gemäß den 3 bis 6 sämtlich anwendbar sind bei Vorrichtungen gemäß 1.It should be noted in this context that the electrode arrangements according to the 3 to 6 all applicable to devices according to 1 ,

Bei dem Ausführungsbeispiel der 4 ist die kürzeste Verbindungslinie zwischen den beiden Elektroden 17, 18, die Strecke zwischen dem freien Ende 51 eines Spiralarmes 50a, 50b und der Wirkkante 25a der Elektrode 17. Da der radiale Abstand zwischen der inneren Elektrode 17 und der äußeren Elektrode 18 konstant ist, und da ein Hauptentladungskanal 22 sich nicht durch die dielektrische Barriere der Wandung des Behältnisses 15 hindurch entwickeln kann, sondern ausschließlich in dem vom Trägergas durchflossenen Bereich gebildet wird, führt die Elektrodengeometrie gemäß 4 zu einem aus zwei Abschnitten 22'b und 22''b zusammengesetzten Hauptentladungskanal 22b, der abgeknickt ist. Gleichermaßen setzt sich der Hauptentladungskanal 22a aus einem ersten Kanalabschnitt 22'a und einem dazu abgewinkelten zweiten Kanalabschnitt 22''a zusammen.In the embodiment of the 4 is the shortest connecting line between the two electrodes 17 . 18 , the distance between the free end 51 a spiral arm 50a . 50b and the effective edge 25a the electrode 17 , Because the radial distance between the inner electrode 17 and the outer electrode 18 is constant, and there is a main discharge channel 22 not through the dielectric bar the wall of the container 15 can develop through, but is formed exclusively in the area traversed by the carrier gas, performs the electrode geometry according to 4 to one of two sections 22'b and 22''b composite main discharge channel 22b which is kinked. Likewise, the main discharge channel settles 22a from a first channel section 22'a and an angled second channel section 22''a together.

Der Gesamtentladungskanal 22a (bzw. 22b) ist im Wesentlichen wendelartig ausgebildet, also gekrümmt, und verläuft um das Innenrohr 26 gemäß 1 herum.The total discharge channel 22a (respectively. 22b ) is formed substantially helically, that is curved, and extends around the inner tube 26 according to 1 around.

5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Elektrodenanordnung, bei der die Außenelektrode 18 fünf Elektrodensegmente 52a, 52b, 52c, 52d, 52e aufweist. 5 shows a further embodiment of an electrode arrangement according to the invention, in which the outer electrode 18 five electrode segments 52a . 52b . 52c . 52d . 52e having.

Die Elektrodensegmente 52a, 52b, 52c, 52d, 52e sind miteinander elektrisch nicht verbunden. Das Elektrodensegment 52a ist im Wesentlichen ringförmig ausgebildet und ist mit der in 5 nicht dargestellten Spannungsquelle 27 verbunden. Ein Elektrodensegment 52b und ein Elektrodensegment 52c sind in Reihe, umfangsversetzt zueinander angeordnet. Ein weiteres Elektrodensegment 52d und ein weiteres Elektrodensegment 52e sind ebenfalls umfangsversetzt angeordnet.The electrode segments 52a . 52b . 52c . 52d . 52e are not connected to each other electrically. The electrode segment 52a is substantially annular and is with the in 5 not shown voltage source 27 connected. An electrode segment 52b and an electrode segment 52c are arranged in series, circumferentially offset from each other. Another electrode segment 52d and another electrode segment 52e are also arranged circumferentially offset.

Durch Anlegen einer Spannung an das Elektrodensegment 52a werden in den Elektrodensegmenten 52b und 52d Spannungen induziert. Dadurch werden in den Elektrodensegmenten 52c und 52e ebenfalls Spannungen induziert.By applying a voltage to the electrode segment 52a become in the electrode segments 52b and 52d Induced voltages. This will be in the electrode segments 52c and 52e also induced voltages.

Die Wirkkante 25a und die Wirkkante 25b der zweiten Elektrode 18 sind unmittelbar über nicht dargestellte kürzeste Verbindungslinien miteinander verbunden, die zu den beiden Wirkkanten 25a und 25b im Wesentlichen senkrecht stehen. Die Anordnung der Elektrodensegmente 52b, 52c, 52d, 52e führt jedoch dazu, dass das an der Wirkkante 25a der ersten Elektrode 17 anliegende Potential ein an den Elektrodensegmenten 52c und 52d anliegendes Potential „sieht". Gleichermaßen „sieht" das an den Elektrodensegmenten 52c und 52e anliegende Potential das an den benachbarten Elektrodensegmenten 52b und 52d anliegende Potential. Insgesamt bilden sich wiederum Hauptentladungskanäle 22a und 22b, die sich aus Hauptentladungsteilstrecken 22''b und 22'b beziehungsweise 22''a und 22'a zusammensetzen.The effective edge 25a and the effective edge 25b the second electrode 18 are directly connected via non-illustrated shortest connecting lines, which are connected to the two active edges 25a and 25b are essentially vertical. The arrangement of the electrode segments 52b . 52c . 52d . 52e However, this leads to the fact that at the effective edge 25a the first electrode 17 adjacent potential on the electrode segments 52c and 52d The potential at the electrode segments "sees." Similarly, this "sees" at the electrode segments 52c and 52e adjacent potential that at the adjacent electrode segments 52b and 52d applied potential. Overall, again main discharge channels are formed 22a and 22b which consist of main discharge sections 22''b and 22'b respectively 22''a and 22'a put together.

Die Kanalteilstrecken 22'b und 22''b beziehungsweise 22'a und 22''a sind zueinander winklig angeordnet. Die sich insgesamt aufgrund der Elektrodengeometrie ergebenden Hauptentladungskanäle 22a und 22b sind wiederum im Wesentlichen wendelförmig ausgebildet.The channel sections 22'b and 22''b respectively 22'a and 22''a are arranged at an angle to each other. The overall resulting due to the electrode geometry main discharge channels 22a and 22b are again formed substantially helically.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel gemäß 6 ist die Außenelektrode 18 insgesamt im Wesentlichen wendelförmig, also sehraubenlinienförmig ausgebildet. Dies führt zu mehreren Hauptentladungskanälen 22a, 22b, 22c.In a further embodiment according to 6 is the outer electrode 18 overall substantially helical, so helical formed. This leads to several main discharge channels 22a . 22b . 22c ,

Mit 22a ist dabei der kürzest-mögliche Hauptentladungskanal bezeichnet, mit 22b der sich azimuthal in dem koaxialen Raum der Primärentladung 23 bewegende Hauptentladungskanal und mit dem Bezugszeichen 22c der längste mögliche Hauptentladungskanal.With 22a is the shortest possible main discharge channel called, with 22b which is azimuthal in the coaxial space of the primary discharge 23 moving main discharge channel and by the reference numeral 22c the longest possible main discharge channel.

Es ist darauf hinzuweisen, dass die Ausführungsbeispiele der 1 bis 6 dargestellt und beschrieben sind mit kreiszylindrischen Außenrohren 15 und Innenrohren 26 und mit ringförmigen beziehungsweise hülsenförmigen Elektroden 17 und 18. In den Ausführungsbeispielen wird ein Plasma-Jet 13 am Auslass 14 des Außenrohres 15 und am Auslass 32 des Innenrohres 26 gebildet. Das durch das Innenrohr 26 strömende Prozessgas ist bei bestimmten Bearbeitungsarten des Substrates erforderlich. Von der Erfindung umfasst sind jedoch auch solche Vorrichtungen, bei denen ein Plasma-Jet 13 erzeugt wird, ohne dass ein Prozessgas zusätzlich zugeführt wird.It should be noted that the embodiments of the 1 to 6 are shown and described with circular cylindrical outer tubes 15 and inner tubes 26 and with annular or sleeve-shaped electrodes 17 and 18 , In the embodiments, a plasma jet 13 at the outlet 14 of the outer tube 15 and at the outlet 32 of the inner tube 26 educated. That through the inner tube 26 flowing process gas is required for certain types of processing of the substrate. However, the invention also includes those devices in which a plasma jet 13 is generated without a process gas is additionally supplied.

Die im wesentlichen rotationssymmetrische Ausbildung der Rohre 15, 26 und der Elektroden 17, 18 ist vorteilhaft, jedoch nicht unbedingt erforderlich. Vorsprünge 49a, 49b, 49c, 49d oder spiralförmige oder wendelförmige Arme 50a, 50d können gleichermaßen auch bei Vorrichtungen, wie sie in den 7 und 8 skizziert sind, vorgesehen werden.The essentially rotationally symmetrical design of the tubes 15 . 26 and the electrodes 17 . 18 is advantageous, but not essential. projections 49a . 49b . 49c . 49d or helical or helical arms 50a . 50d can be used equally well in devices such as those in the 7 and 8th are sketched out.

Der Abstand L zwischen den beiden Elektroden 17, 18 wird vorteilhafterweise derart angepasst, dass die Ausbildung von axial langgestreckten und intensiven Hauptentladungskanälen 22 bewirkt beziehungsweise begünstigt wird. Von besonderer Bedeutung ist dabei, wenn die Entladungskanäle 22 zumindest eine Richtungskomponente aufweisen, die quer zur Gasströmungsrichtung x ausgerichtet ist.The distance L between the two electrodes 17 . 18 is advantageously adapted so that the formation of axially elongated and intense main discharge channels 22 is effected or favored. Of particular importance is when the discharge channels 22 have at least one directional component, which is aligned transversely to the gas flow direction x.

Vorteilhafterweise ist die Innenelektrode 17 bei den Ausführungsbeispielen der 1 bis 6 geerdet. Auch dies ist jedoch nicht erforderlich. Alternativ kann auch ein Segment der Außenelektrode, bei einer segmentierten Außenelektrode 18 insbesondere das von der Innenelektrode 17 am weitesten entfernte Segment 52a, geerdet sein. Schließlich ist es auch möglich, dass keine der beiden Elektroden 17, 18 geerdet ist, sondern das Massepotential zwischen den beiden Elektrodenpotentialen liegt.Advantageously, the inner electrode 17 in the embodiments of the 1 to 6 grounded. However, this is not required. Alternatively, a segment of the outer electrode, with a segmented outer electrode 18 especially that of the inner electrode 17 furthest segment 52a be grounded. Finally, it is also possible that neither of the two electrodes 17 . 18 is grounded, but the ground potential between the two electrode potentials is.

Hervorzuheben ist, dass bei sämtlichen Ausführungsbeispielen der erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 beide Elektroden 10, 11, dem Behältnis 15 bzw. den Behältnissen 15, 26 zugeordnet sind. Das Substrat 11 befindet sich in einem Prozessraum, in den hinein die Plasma-Jets 13 aus der Vorrichtung 10 heraus extrahiert werden. Der Prozessraum befindet sich somit außerhalb der die Elektroden 17, 18 aufweisenden Vorrichtung 10.It should be emphasized that with all Aus guiding examples of the device according to the invention 10 both electrodes 10 . 11 , the container 15 or the containers 15 . 26 assigned. The substrate 11 is located in a process room, into which the plasma jets 13 from the device 10 be extracted out. The process space is thus outside of the electrodes 17 . 18 having device 10 ,

Claims (43)

Vorrichtung (10) zur Bearbeitung eines Substrates (11) mittels mindestens eines Plasma-Jets (13), umfassend ein Behältnis (15), durch welches ein Trägergas entlang einer Strömungsrichtung (x) hindurchströmt, und umfassend eine erste Elektrode (17) und eine zweite Elektrode (18), dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Elektroden (17, 18) durch wenigstens eine dielektrische Barriere (15) voneinander getrennt sind, dass zwischen den Elektroden (17, 18) zur Erzeugung eines Atmosphärendruck-Glimmentladungs-Plasmas eine Wechselspannung angelegt wird, und dass die erste Elektrode (17) von der zweiten Elektrode (18) bezogen auf die Strömungsrichtung (x) des Trägergases axial (L) und radial (R) beabstandet ist.Contraption ( 10 ) for processing a substrate ( 11 ) by means of at least one plasma jet ( 13 ), comprising a container ( 15 ), through which a carrier gas flows along a flow direction (x), and comprising a first electrode (FIG. 17 ) and a second electrode ( 18 ), characterized in that the two electrodes ( 17 . 18 ) by at least one dielectric barrier ( 15 ) are separated, that between the electrodes ( 17 . 18 ) is applied to generate an atmospheric pressure glow discharge plasma an AC voltage, and that the first electrode ( 17 ) from the second electrode ( 18 ) relative to the flow direction (x) of the carrier gas axially (L) and radially (R) is spaced. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Behältnis (15) von einem zylindrischen, insbesondere kreiszylindrischen, Rohr gebildet ist.Device according to claim 1, characterized in that the container ( 15 ) is formed by a cylindrical, in particular circular cylindrical tube. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr (15) aus einem dielektrischen Material besteht, insbesondere aus einer oxidischen oder nitridischen Keramik oder aus Glas.Device according to claim 2, characterized in that the tube ( 15 ) consists of a dielectric material, in particular of an oxide or nitridic ceramic or of glass. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr (15) einen Innendurchmesser (38) zwischen 1 und 10 mm aufweist.Apparatus according to claim 2 or 3, characterized in that the tube ( 15 ) an inner diameter ( 38 ) between 1 and 10 mm. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägergas Helium ist.Device according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the carrier gas Helium is. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des Behältnisses (15) ein zweites (inneres) Behältnis (26) für ein Prozessgas angeordnet ist.Device according to one of the preceding claims, characterized in that inside the container ( 15 ) a second (inner) container ( 26 ) is arranged for a process gas. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis des Querschnittes des von Trägergas durchflossenen Bereiches des Behältnisses (15) zu dem Querschnitt des inneren Behältnis (26) im Wesentlichen gleich dem Verhältnis des Flusses an Trägergas zu dem Fluss an Prozessgas ist.Device according to Claim 6, characterized in that the ratio of the cross section of the region of the container through which carrier gas flows ( 15 ) to the cross section of the inner container ( 26 ) is substantially equal to the ratio of the flow of carrier gas to the flow of process gas. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Prozessgasfluss zwischen 0,1 und 5 % der Trägergasflusses beträgt.Device according to claim 6 or 7, characterized that the process gas flow between 0.1 and 5% of the carrier gas flow is. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Prozessgas ein molekulares Gas oder ein Gasgemisch aus molekularen Gasen ist.Device according to one of claims 6 to 8, characterized that the process gas is a molecular gas or a gas mixture is molecular gases. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsrichtung (x) des Prozessgases im wesentlichen parallel zu der Strömungsrichtung (y) des Trägergases ist.Device according to one of claims 6 to 9, characterized that the flow direction (x) of the process gas substantially parallel to the flow direction (y) the carrier gas is. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das innere Behältnis (26) von einem zylindrischen, insbesondere kreiszylindrischen, Rohr (Innenrohr) gebildet ist.Device according to one of claims 6 to 10, characterized in that the inner container ( 26 ) is formed by a cylindrical, in particular circular cylindrical, tube (inner tube). Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Innenrohr einen Innendurchmesser zwischen 0,1 und 5 mm aufweist.Device according to claim 11, characterized in that that the inner tube has an inner diameter between 0.1 and 5 mm having. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das innere Behältnis (26) konzentrisch zu dem (äußeren) Behältnis (15) angeordnet ist.Device according to one of claims 6 to 12, characterized in that the inner container ( 26 ) concentric with the (outer) container ( 15 ) is arranged. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das innere Behältnis (26) aus einem dielektrischen Material besteht, insbesondere aus einer oxidischen oder nitridischen Keramik oder aus Glas.Device according to one of claims 6 to 13, characterized in that the inner container ( 26 ) consists of a dielectric material, in particular of an oxide or nitridic ceramic or of glass. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Elektrode (17, 18) im wesentlichen ringförmig oder hülsenartig ausgebildet ist.Device according to one of the preceding claims, characterized in that at least one electrode ( 17 . 18 ) is formed substantially annular or sleeve-like. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass beide Elektroden (17, 18) im wesentlichen ringförmig oder hülsenartig ausgebildet sind.Device according to claim 15, characterized in that both electrodes ( 17 . 18 ) are formed substantially annular or sleeve-like. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Elektrode (17) eine der anderen Elektrode (18) zugewandte Wirkkante (25a, 25b) aufweist, die von einer Kreisform abweicht.Device according to one of the preceding claims, characterized in that at least one electrode ( 17 ) one of the other electrodes ( 18 ) facing active edge ( 25a . 25b ) which deviates from a circular shape. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Wirkkante (25a, 25b) einer Elektrode (17, 18) wenigstens einen zu der anderen Elektrode (18, 17) hin gerichteten Vorsprung (49a, 49b, 49c, 49d) umfasst.Apparatus according to claim 17, characterized in that the active edge ( 25a . 25b ) of an electrode ( 17 . 18 ) at least one to the other electrode ( 18 . 17 ) ledge ( 49a . 49b . 49c . 49d ). Vorrichtung nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Wirkkante (25a, 25b) einer Elektrode (17, 18) mehrere zu der anderen Elektrode (18, 17) hin gerichtete Vorsprünge (49a, 49b, 49c, 49d) umfasst.Apparatus according to claim 17 or 18, characterized in that the active edge ( 25a . 25b ) of an electrode ( 17 . 18 ) several to the other electrode ( 18 . 17 ) directed projections ( 49a . 49b . 49c . 49d ). Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Wirkkanten (25a, 25b) beider Elektroden (17, 18) aufeinander zu gerichtete Vorsprünge (49a, 49b, 49c, 49d) umfassen.Device according to one of claims 17 to 19, characterized in that the active edges ( 25a . 25b ) of both electrodes ( 17 . 18 ) projections facing each other ( 49a . 49b . 49c . 49d ). Vorrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass ein Vorsprung von einem freien Ende (51) eines wendelförmigen Elektrodenarmes (50a, 50b) bereitgestellt ist.Device according to one of claims 18 to 20, characterized in that a projection from a free end ( 51 ) of a helical electrode arm ( 50a . 50b ). Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die kürzeste Verbindungslinie (21, 21a, 21b) zwischen den beiden Wirkkanten (25a, 25b) der beiden Elektroden (17, 18) eine Richtungskomponente quer zur Strömungsrichtung (x) des Trägergases aufweist.Device according to one of claims 17 to 21, characterized in that the shortest connecting line ( 21 . 21a . 21b ) between the two active edges ( 25a . 25b ) of the two electrodes ( 17 . 18 ) has a directional component transverse to the flow direction (x) of the carrier gas. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die kürzeste Verbindungslinie (21, 21a, 21b) zwischen zwei Wirkkanten (25a, 26b) gekrümmt ist.Device according to one of claims 17 to 22, characterized in that the shortest connecting line ( 21 . 21a . 21b ) between two active edges ( 25a . 26b ) is curved. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die kürzeste Verbindungslinie (21, 21a, 21b) zwischen zwei Wirkkanten (25a, 25b) im Wesentlichen wendelförmig ausgebildet ist oder einen Wendelabschnitt umfasst.Device according to one of claims 17 to 23, characterized in that the shortest connecting line ( 21 . 21a . 21b ) between two active edges ( 25a . 25b ) is formed substantially helically or comprises a helical section. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Elektrode (18) segmentiert ist.Device according to one of the preceding claims, characterized in that at least one electrode ( 18 ) is segmented. Vorrichtung nach Anspruch 25, soweit dieser auf einen der Ansprüche 17 bis 24 rückbezogen ist, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Elektrodensegment (52b, 52c, 52d, 52e) zusammen mit den beiden Elektroden (52a, 17) eine insgesamt im wesentlichen gekrümmte kürzeste Verbindungslinie (21a, 21b) zwischen den beiden Wirkkanten (25a, 25b) bereitstellt.Device according to claim 25, insofar as it relates to one of claims 17 to 24, characterized in that at least one electrode segment ( 52b . 52c . 52d . 52e ) together with the two electrodes ( 52a . 17 ) an overall substantially curved shortest connecting line ( 21a . 21b ) between the two active edges ( 25a . 25b ). Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Elektrode (17) stromaufwärts und die zweite Elektrode (18) stromabwärts, bezogen auf die Strömungsrichtung (x) des Trägergases, angeordnet sind.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the first electrode ( 17 ) upstream and the second electrode ( 18 ) downstream, with respect to the flow direction (x) of the carrier gas, are arranged. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Elektrode (17) innerhalb des Innenraumes (24) des (äußeren) Behältnisses (15) angeordnet ist.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the first electrode ( 17 ) inside the interior ( 24 ) of the (outer) container ( 15 ) is arranged. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Elektrode (17) auf einer Außenmantelfläche (33) des inneren Behältnisses (26) angeordnet ist.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the first electrode ( 17 ) on an outer circumferential surface ( 33 ) of the inner container ( 26 ) is arranged. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Elektrode (17) mit ihrer elektrisch leitenden, insbesondere metallischen, Außenmantelfläche (19) dem Trägergas zugewandt ist.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the first electrode ( 17 ) with its electrically conductive, in particular metallic, outer circumferential surface ( 19 ) faces the carrier gas. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Elektrode (18) auf einer Außenmantelfläche (34) des (äußeren) Behältnisses (15) angeordnet ist.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the second electrode ( 18 ) on an outer circumferential surface ( 34 ) of the (outer) container ( 15 ) is arranged. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden (17, 18) galvanisch oder durch Aufdampfen oder durch Zerstäubung aufgebracht sind.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the electrodes ( 17 . 18 ) are applied galvanically or by vapor deposition or by sputtering. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Elektrode (18) auf ihrer Außenmantelfläche (35) von einer Isolierumhüllung (20, 20a) umgeben ist.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the second electrode ( 18 ) on its outer circumferential surface ( 35 ) of an insulating sheath ( 20 . 20a ) is surrounded. Vorrichtung nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolierumhüllung (20, 20a) von einer Schicht aus Oxidkeramik oder aus Glas oder aus einem Polymer mit niedrigen dielektrischen Verlusten gebildet ist.Device according to claim 33, characterized in that the insulating sheath ( 20 . 20a ) is formed of a layer of oxide ceramics or of glass or of a polymer with low dielectric losses. Vorrichtung nach Anspruch 33 oder 34, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolierumhüllung (20, 20a) eine Dicke zwischen einigen 10 μm und einigen mm aufweist.Device according to claim 33 or 34, characterized in that the insulating sheath ( 20 . 20a ) has a thickness of between a few 10 μm and a few mm. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Wandung des (äußeren) Behältnisses (15) die dielektrische Barriere zwischen den beiden Elektroden (17, 18) bereitstellt.Device according to one of the preceding claims, characterized in that a wall of the (outer) container ( 15 ) the dielectric barrier between the two electrodes ( 17 . 18 ). Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuerung vorgesehen ist, mittels der zur Änderung der Jetlänge (I) die Potentialdifferenz zwischen den Elektroden (17, 18) änderbar ist.Device according to one of the preceding claims, characterized in that a control is provided, by means of which the change in the jet length (I), the potential difference between the electrodes ( 17 . 18 ) is changeable. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die angelegte Wechselspannung eine Frequenz zwischen 1 und 30 kHz aufweist.Device according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the applied AC voltage is a frequency between 1 and 30 kHz. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die angelegte Wechselspannung eine Spannung in einem Bereich zwischen 100 V und 10 KV aufweist.Device according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the applied AC voltage is a voltage in a range between 100 V and 10 KV. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Betriebsdruck der Vorrichtung zwischen 50 mbar und 10 Bar beträgt.Device according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the operating pressure of the device between 50 mbar and 10 bar. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie mit wenigstens einer weiteren Vorrichtung (10) zu einer Multi-Jet-Plasmaquelle (40), insbesondere nach Art einer Reihenanordnung, zusammengefasst ist.Device according to one of the preceding claims, characterized in that it is connected to at least one further device ( 10 ) to a Multi-jet plasma source ( 40 ), in particular in the manner of a series arrangement, is summarized. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie mit wenigstens zwei weiteren Vorrichtungen (10) zu einer, insbesondere aus mehreren Reihenanordnungen (40) bestehenden, rasterartigen Anordnung zusammengefasst ist.Device according to one of the preceding claims, characterized in that it is connected to at least two other devices ( 10 ) to one, in particular from several row arrangements ( 40 ) existing, grid-like arrangement is summarized. Vorrichtung nach Anspruch 41 oder 42, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Vorrichtungen (10) eine gemeinsame Trägergaszuführung (47) und/oder eine gemeinsame Prozessgaszuführung (46) aufweisen.Device according to claim 41 or 42, characterized in that several devices ( 10 ) a common carrier gas supply ( 47 ) and / or a common process gas supply ( 46 ) exhibit.